Selektivaustauscheranlage Störung: Ablaufwerte höher als der Zulauf
Eine Selektivaustauscheranlage wird typischerweise als Selektivendaustauscher in einer industriellen chemisch physikalischen Behandlungsanlage betrieben. Das typischste Problem bzw. die typische Störung bei dieser Anlage ist, dass sich im Betrieb die Frage stellt, warum die Ablaufwerte des Selektivaustauschers höher sind als der Zulauf. In der Regel handelt es sich bei dem Problem typischerweise nicht um vertauschte Proben, sondern um ein typisches Verhalten des Selektivaustauschers. Der Selektivaustauscher ist ein Ionenaustauscher, d.h. der bindet Stoffe entsprechend seiner Selektivitätsreihe. Das Verhalten ändert sich erst, wenn der Ionenaustauscher am Ende seiner Kapazität, also „voll“ ist. Das ist jedoch nicht mit dem letzten Ion der Vorbeladung (beim Selektivaustauscher typischerweise H+/Na+) erreicht, sondern erst, wenn der Ionenaustauscher vollständig mit dem höchstselektiven Ion der Selektivitätsreihe beladen ist. Beim Selektivaustauscher ist dies (abhängig von der Vorkonditionierung und den konkreten Einsatzparameter) z.B. Kupfer. Das bedeutet konkret, dass der Selektivaustauscher so lange vorher gebundene Ionen (z.B. Nickel und Blei) auch wieder abgibt, bis er vollständig mit dem höchstselektiven Kupfer beladen ist.
Für den Anlagenbetreiber äußert sich der Effekt dahingehend, dass er beispielsweise fiktiv 0,2 mg/L Kupfer, 0,2 mg/L Blei und 0,2 mg/L Nickel im Zulauf hat und diese im Ablauf zunächst allesamt reduziert werden. Soweit der Selektivaustauscher dann jedoch an sein Kapazitätsende kommt, werden die niederselektiven Ionen zunehmen verdrängt, d.h. in diesem Fall würden Kupfer und Blei, da höherselektiv als Nickel, weiter am Selektivaustauscher gebunden werden, Nickel jedoch nicht und würde verdrängt werden mit bis zu 0,6 mg/l. Damit würde der Grenzwert im Abwasser verletzt. Um das Problem zu beheben ist eine ordnungsgemäße Ionenaustauscher Regeneration erforderlich, ggf. extern oder vor Ort in Verbindung mit einer Wartung der Selektivaustauscher Anlage, die ggf. die Gründe aufdeckt, warum zuvor nicht ordnungsgemäß regeneriert wurde.
Der gleiche Effekt der Störung äußert sich im Übrigen auch in Vollentsalzungsanlagen und Vollentsalzungspatronen, nur dass hier beim Überfahren des Ionenaustauschers typischerweise Silikate und Chloride überproportional zum Zulauf eluiert werden.
Hätte der fiktive Betreiber gar keinen Selektivaustauscher, wäre das Abwasser in diesem Beispiel vor dem Selektivaustauscher bereits einleitfähig. Durch den überfahrenen Selektivaustauscher wird das Abwasser jedoch überwachungswertverletzend und ist nicht mehr einleitfähig und (unter weiteren Umständen, sofern keine entlastenden, rechtfertigende oder entschuldigende Merkmale vorliegen) als Ordnungswidrigkeit und/oder Umweltstraftat geahndet werden. Selektivaustauscher sind daher stets wenigstens doppelt in Reihe ausgelegt und haben eine Kapazitätsüberwachung nach der ersten Patrone.
Daneben können auch weitere Probleme bei einer Selektivaustauscheranlage vorliegen, wie sie typischerweise auch bei anderen Ionenaustauscheranlagen vorliegen, wie z.B. unerwünschtes Regenerieren durch fehlerhaften Beschickungs pH-Wert oder alternative Regenerationsmittel wie Methanol, Beaufschlagung mit Ölen oder Fetten, Biologiewachstum im Ionenaustauscher, Ausfällungen aufgrund von pH Wertverschiebungen im Austaucher oder dem zusammenführen ungeeigneter Abwasserströmen (z.B. Gips-Ausfällungen aus Ca-haltige Abwasserströme aus antiskalanthaltigen Konzentratströmen einer Umkehrosmoseanlage und sulfathaltigen Produktionsabwässern, stark zinn- oder manganhaltige Abwässer).
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