Abwasser aus Galvanisierbetrieben - giftig und eine lohnende Rohstoffquelle

Die Grundoperation der Galvanotechnik ist die elektrolytische Abscheidung von metallischen Überzügen auf Gegenständen aus unterschiedlichen Werkstoffen, vorwiegend Metallen. Dabei erhält man Verbundwerkstoffe mit Oberflächeneigenschaften, die das Grundmaterial überhaupt nicht oder zumindest nicht in dieser Güte aufweist. Wichtige Metalle, die galvanisch abgeschieden werden, sind Kupfer, Nickel, Zink, Cadmium, Chrom, Zinn, Silber und Gold.


Für die Aufbereitung galvanischer Abwässer gibt es triftige Gründe
Aus wirtschaftlicher Sicht sowie aus der Sicht des Umweltschutzes steht die Galvanotechnik vor folgendem Problem:

Grenzwerte für einige Schwermetalle im Trinkwasser (Trinkwasserverordnung von 1986):

Metall
Grenzwert
Cadmium
0,005 mg/l
Chrom
0,05 mg/l
Nickel
0,05 mg/l
Kupfer
kein Grenzwert festgelegt
Zink
kein Grenzwert festgelegt

In konzentrierter Form stellen galvanische Abwässer Wertstoffe dar, wie die Preisauflistung in der folgenden Tabelle deutlich macht:

Metall
Welthandelspreis
(Februar 1988)
Katalogpreis
(als Laborchemikalie)
Cadmium
25 500 DM/t
250 DM/kg
Chrom
-
180 DM/kg
Zink
1 500 DM/t
37 DM/kg
Kupfer
3 900 DM/t
80 DM/kg
Nickel
14 600 DM/t
210 DM/kg

Es ist aus diesen Gründen anzustreben, die Metallsalze aus den anfallenden Abwässern quantitativ zu entfernen. Das gereinigte Wasser kann wieder für das Ansetzen von Elektrolytbädern oder als Spülwässer verwendet werden, durchläuft also einen betriebsinternen Kreislauf. Die Metallsalze werden aufkonzentriert und der Galvanik erneut zugeführt, wodurch die Rohstoffverluste minimiert werden.


Die Verfahren zur Aufbereitung galvanischer Abwässer sind von Fall zu Fall unterschiedlich
1. Fällung
Ein typisches Fällungsreagenz ist Schwefelwasserstoff, mit dem z. B. aus cadmiumhaltigen Elektrolyten Cadmiumsulfid abgeschieden wird:

Cd2+ + H2S ———> CdS + 2 H+

Durch Zusatz von Laugen werden bestimmte Metalle in schwerlösliche Hydroxide überführt; z. B.:

Ni2+ + 2 OH- ———> Ni(OH)2

Demnach wird durch die Fällung eine weitgehende Entgiftung des Abwassers erreicht, das Abfallproblem jedoch nur verlagert, da die stark giftigen Niederschläge oft deponiert werden müssen. Die im Abwasser enthaltenen Metalle werden nicht wieder genutzt. Auch eine Wiederverwendung des Wassers ist nicht möglich, da die Fällungschemikalien im Überschuss eingesetzt werden. Die Umweltbelastung ist folglich sehr hoch.

2. Elektrolytische Abscheidung und Ionenaustausch
Im Unterschied zur Ausfällung der Schwermetall-Ionen sind die Elektrolyse und der Ionenaustausch leistungsfähige und umweltschonende Recyclingverfahren. Welches Verfahren zweckmäßig einzusetzen ist, wird durch die Elektrolytkonzentration in den Abwässern bestimmt. Für die Behandlung höher konzentrierter Abwässer (z. B. unbrauchbar gewordene Galvanisierbäder) werden elektrolytische Verfahren eingesetzt (z. B. Recycling von Blei aus Altakkumulatoren).
Die Hauptmenge der galvanischen Abwässer stellen Spülwässer mit geringen Elektrolytkonzentrationen dar. Für deren Aufbereitung werden Ionenaustauscher eingesetzt. Hierdurch können die Abwässer von Schadstoffen befreit und als Frischwasser von hoher und gleich bleibender Qualität in den Betriebsprozess zurückgeführt werden. Durch Regenerierung der Ionenaustauscher erhält man Lösungen hoher Schwermetallsalzkonzentration, aus denen die Metalle entweder elektrolytisch abgeschieden oder in einigen Fällen direkt in die Galvanisierbäder zurückgeführt werden.

Die folgende Tabelle zeigt einen Vergleich verschiedener Verfahren zur Abwasseraufbereitung in der Galvanotechnik.

Verfahren
Vorteile
Nachteile
Fällung
- Niedrige Anlagenkosten
- Weitgehende Entgiftung des Abwassers
- Hoher Aufwand an zusätzlichen Entgiftungschemikalien
- Umweltprobleme durch anfallende Schlämme, die auf Sonderdeponien gelagert werden müssen
- Geringe Möglichkeit zur wirtschaftlichen Rückgewinnung der Wertstoffe
Elektrolyse
- Rückgewinnung der Metalle
- Kein Aufsalzen der Abwässer
- Abwässer müssen wegen geringer Metallkonzentrationen zunächst aufkonzentriert werden
- Hohe Restkonzentrationen in den elektrolysierten Lösungen
Ionenaustausch
- Besonders geeignet für die Aufbereitung großer Abwassermengen mit geringer Elektrolytkonzentration
- Metalle und Wasser werden zurückgewonnen
- Zusätzliche Chemikalien für die Regenerierung notwendig, die teilweise nicht wiederverwendet werden können

Quelle: [1]


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Literatur


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Letzte Überarbeitung: 28. April 2010, Dagmar Wiechoczek