Povrchové úpravy často vyžadují nemalé množství vody, které však v poslední době nebývá všude dostatek, navíc ji následně kvůli znečistění není možné vypouštět do odpadních vod. Řešení nabízí recyklace a opětovné využívání vody.
Recyklace odpadních vod v průmyslu nabývá v poslední době na významu. Důvodem může být např. vysoká cena za odběr anebo vypouštění vody, nedostatek vody, chybějící možnost vypouštět odpadní vody nebo přísné limity pro vypouštění odpadních vod. Je-li recyklována veškerá voda a nejsou produkovány žádné odpadní vody, jedná se o tzv. ZLD (zero liquid discharge) systém. Aby mohla být odpadní voda recyklována, musí z ní být odstraněny v podstatě všechny látky, čehož nelze dosáhnout „tradičními“ technologiemi, jako je např. klasické chemicko- fyzikální čištění, a je tedy nutno aplikovat technologie moderní, jako jsou membránové procesy (ultrafiltrace, reverzní osmóza), vakuové odpařování nebo krystalizace.
Základní charakteristiky příkladného projektu
Jeden ze svých projektů, jehož součástí je i recyklace odpadních vod, realizovala firma Kovofiniš pro firmu DHollandia Central Europe, která je významným výrobcem hydraulických zvedacích plošin pro nákladní a dodávkové automobily a také pro prostředky hromadné dopravy. Při výrobě těchto plošin je ve velkém množství používán hliník, jenž je z důvodu zvýšení odolnosti často povrchově upravován anodickou oxidací. DHollandia se proto před několika lety rozhodla rozšířit výrobní možnosti ve svém závodě v obci Predmier na Slovensku o novou linku anodické oxidace hliníku. V dané lokalitě bohužel není možné vypouštět odpadní vody ani do kanalizace, ani do vodoteče, a proto, pokud neměly být veškeré odpadní vody odváženy, bylo nutné přistoupit k jejich recyklaci. Rozsah dodávky firmy Kovofiniš tedy zahrnoval linku anodické oxidace a ZLD systém pro čištění a recyklaci odpadních vod. Do provozu byl celý komplex zařízení uveden v roce 2022.
Základní charakteristiky linky anodické oxidace
V nové lince anodické oxidace jsou upravovány převážně díly z extrudovaných profilů (většinou dutých). Technologie zahrnuje kyselé čištění v lázni na bázi kyseliny fosforečné a povrchově aktivních látek, alkalické moření v lázni s hydroxidem sodným a speciálním aditivem, vyjasnění v roztoku kyseliny sírové s přídavkem přísady s peroxodisíranem, vlastní anodickou oxidaci v kyselině sírové na tloušťku 15—20 μm a horké utěsnění v deionizované vodě s přídavkem speciálního aditiva. Maximální rozměry dílů (závěsů), které lze v lince upravovat, jsou 7 200 × 300 × 3 200 mm (d × š × v), maximální hmotnost vsázky činí 2 000 kg. V lince jsou zařazeny čtyři vany pro anodickou oxidaci, každá s usměrňovačem 16 000 A. Výkon linky je 4,6 vsázky/h, což představuje 322 m2/h anodizované plochy. Celková (oplachovaná) plocha je vzhledem k tomu, že se jedná většinou o duté profily, podstatně vyšší.
Minimalizace objemu oplachových vod
Za účelem snížení objemu odpadních vod pro recyklaci byla realizována následující řešení: V lince je použit velmi úsporný oplachový systém, většinou třístupňové protiproudé kaskádové oplachy. Určitého zmenšení spotřeby vody je docíleno také zpětným využitím vody pro doplňování odparu a výnosu do lázní pro kyselé čištění a alkalické moření z následných oplachů. Dopravní manipulátory jsou vybaveny odkapovou vaničkou, ve které je zachycen okap lázní ze zboží a poté odváděn přímo na čistírnu odpadních vod. Díky tomu je zmenšen vnos lázní do oplachových van a lze dosáhnout snížení spotřeby oplachové vody.
Minimalizace objemu odpadní anodizační lázně
Za zmínku určitě také stojí to, že produkce odpadní anodizační lázně je v podstatě eliminována díky instalaci zařízení na její regeneraci. Konkrétně se jedná o dvě jednotky typu Aquareg AnOx 225 z produktového portfolia firmy Kovofiniš. Toto zařízení pracující na principu tzv. kyselinové retardace odstraňuje z anodizační lázně hliník a udržuje jeho konstantní koncentraci v lázni. Je provozováno v by-passu k anodizačním vanám bez nutnosti přerušení jejich provozu, je řízeno automaticky a vybaveno systémem pro úsporu demineralizované vody zajišťujícím její o třetinu nižší spotřebu oproti konvenčním zařízením.
Čištění a recyklace odpadních vod
Jak již je uvedeno výše, pro čištění a recyklaci odpadních vod z linky anodické oxidace hliníku byl instalován ZLD systém. Veškerá odpadní voda z linky je po vyčištění vracena zpět do linky, a nejsou tak produkovány žádné odpadní vody. ZLD systém je založen na technologii vakuového odpařování. Odpadní vody jsou rozděleny na následující druhy: kyselé koncentráty (kyselé lázně, eluáty z ionexů), alkalické koncentráty (mořicí lázeň, odpadní vody z absorbéru) a oplachové vody (oplachy, lázeň pro horké utěsnění). Odpadní vody jsou nejprve čištěny klasickými chemicko-fyzikálními metodami a teprve jimi upravená voda postupuje na vakuové odpařování. Aby mohl být destilát vracen zpět do výrobního procesu, je nutné jej ještě dočistit, koncentrát je odvážen jako odpad.
Chemicko-fyzikální čištění
Chemicko-fyzikální čištění zahrnuje koagulaci, neutralizaci, flokulaci a sedimentaci v odstavných reaktorech, separaci vzniklého kalu pomocí kalolisů a filtraci upravené vody přes pískové filtry. Takto upravená voda je vedena na vakuové odparky.
Vakuové odpařování
Vakuové odpařování probíhá ve vakuových odparkách s mechanickou (re)kompresí par (MVR — mechanical vapour recompression). Celková maximální produkce destilátu činí 120 000 l/den. Součástí uzlu vakuového odpařování je kromě vlastních odparek také dávkování odpěňovače, automatické čištění odparek (CIP — cleaning in place) a chlazení destilátu na teplotu vhodnou pro vracení do linky anodické oxidace. Použity jsou vakuové odparky Aquadest D z výrobního programu firmy Kovofiniš. U tohoto typu odparek probíhá odpařování (var) při teplotě cca 90 °C a tlaku cca 70 kPa. Tyto odparky potřebují pro provoz pouze elektrickou energii a vyznačují se její nízkou spotřebou, která se pohybuje okolo 50 kWh/m3 destilátu. Konkrétně jsou v tomto případě instalovány jedna vakuová odparka Aquadest D 60000 a dvě vakuové odparky Aquadest D 30000.
Dočištění a ošetření destilátu
Při odpařování mohou některé látky přecházet, byť třeba ve velmi malé míře, do destilátu. Aby mohl být destilát použit v lince anodické oxidace, je nutné ho od těchto látek dočistit a také jej chránit před mikrobiálním napadením. Organické látky eventuálně obsažené v destilátu jsou odstraňovány adsorpcí na aktivním uhlí. Dezinfekce destilátu je prováděna dávkováním biocidu a pomocí UV záření. Část destilátu je za účelem získání velmi kvalitní deionizované vody upravována pomocí ionexů.
Řízení a vizualizace
Veškeré zařízení pro čištění a recyklaci vody je plně automatické, řízené řídicím systémem Siemens Simatic S7-1500, přičemž řízení probíhá z průmyslového počítače (PLC). Samozřejmostí je vizualizace technologického procesu, která je realizována na PC umístěném ve velíně a na dotykovém panelu umístěném na elektrickém rozvaděči v blízkosti zařízení. Vizualizace zajišťuje zobrazování činnosti zařízení v reálném čase a evidenci a archivaci technologických parametrů (např. hodnoty pH, průtoky), různých událostí a poruchových stavů. Řídicí i vizualizační software jsou vytvořeny v prostředí TIA Portal a jsou produktem vlastního vývoje firmy Kovofiniš, která pro vývoj a tvorbu tohoto SW disponuje vlastními programátory.
Bilance vody a odpadů
Celkový objem odpadní vody činí zhruba 100 m3/den. Při chemicko- -fyzikálním čištění vzniká okolo 0,7 t/den kalu z kalolisu o obsahu cca 35 % sušiny, která je tvořena převážně hydroxidem hlinitým. Odpadem z odpařování je koncentrát o obsahu asi 150 g/l rozpuštěných látek (zejména síranu sodného, dále pak fosforečnanu sodného a v malé míře chloridu a dusičnanu sodných a dalších látek) a o hustotě cca 1,13 kg/dm3. Tohoto koncentrátu je produkováno kolem 8 m3/den, tedy asi 9 t/den. Závěrem lze tedy konstatovat, že je recyklováno cca 92 % odpadní vody, což představuje přibližně 92 m3/den.
/Ing. Vít Holoubek, Kovofiniš, a. s., Ledeč nad Sázavou/
