Effiziente Trocknung von Prozessabwässern: Erfolgreicher Test eines Doppelmantel-Wärmetauscher‑Verdampfers bei smart5

In industriellen Recyclingprozessen stellt die Behandlung des Abwassers oft eine der größten Herausforderungen dar – sowohl technisch als auch wirtschaftlich. Bei smart5 haben wir kürzlich einen umfangreichen Test eines Italienischen Wärmepumpenverdampfers mit Doppelmantel-Wärmetauscher durchgeführt, mit dem Ziel, Prozessabwässer in nahezu trockene, kristalline Rückstände umzuwandeln. Die wesentliche Vorgabe war es, die Restfeuchte auf etwa 1 % zu senken – eine Anforderung, die wir erfolgreich erfüllt haben. In diesem Artikel zeigen wir auf, wie wir vorgegangen sind, welche technischen Besonderheiten entscheidend waren, welche Erfahrungen wir gesammelt haben und wie solche Lösungen konkret in der Industrie eingesetzt werden können – insbesondere mit Blick auf ZLD (Zero Liquid Discharge), Grenzwerteinhaltung und wirtschaftliche Nachhaltigkeit.

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Hintergrund & Nutzen: Warum Verdampfung, wann ZLD?

Problemstellung

Recyclingprozesse erzeugen häufig wässrige Abfallströme mit hoher Belastung – organisch, anorganisch, mit Feststoffen und teilweise mit schwierig zu behandelnden Inhaltsstoffen. Übliche Verfahren – wie biologische Behandlung, Membranfiltration, chemisch‑physikalische Vorbehandlung – stoßen an Grenzen, wenn es darum geht, die verbleibende Restfeuchte minimal zu halten und eine trockene, sichere Rückstandsform zu erreichen.

Darüber hinaus sind Entsorgungskosten hoch, gesetzliche Grenzwerte werden strenger (z. B. in Bezug auf gelöste Stoffe, Schwermetalle, Gesamtschadstofffrachten), und viele Unternehmen streben nach Kreislaufführung von Wasser und Abwasser – idealerweise ZLD. Damit wird nicht nur Umweltauflagen erfüllt, sondern auch Ressourcen geschont, Energie eingespart und Kosten reduziert.

Technische Lösung: Verdampfer mit Doppelmantel‑Wärmetauscher

Als Teil unserer technologieunabhängigen Herangehensweise haben wir in diesem Anwendungsanfall eine Verdampfungsanlage gewählt, die folgende Merkmale bietet, um eine möglichst hohe Endkonzentration zu erreichen

• Wärmepumpenunterstützung: Um Energieaufwand zu reduzieren und effizienter zu arbeiten.

• Doppelmantel-Wärmetauscher: Für stabile und gleichmäßige Wärmeübertragung, besonders wichtig bei hohen Durchsätzen und wechselnder Abwasserzusammensetzung.

• Robuste Bauweise mit Scraper: Damit die Rückstände möglichst hoch konzentriert, handhabbar, sicher und evtl. stofflich oder thermisch verwertbar sind.

Diese Ausstattung erlaubt eine prozesssichere Verdampfung bis in den Ziel-Bereich einer Restfeuchte mit ≈ 1-2 %.

Nutzen für den Anwender

Darüber hinaus ergeben sich folgende Vorteile:

• Grenzwerteinhaltung & Umweltrecht: Verdampfertechnologie hilft, flüssige Restabwässer zu reduzieren oder gar flüssige Einleitungen zu vermeiden – wichtig für Regelwerke wie Abwasserverordnung, BAT/BVT (Beste Verfügbare Technik).

• Kostenreduktion: Weniger Flüssigabfall zur Entsorgung, geringerer Frischwasserbedarf, evtl. Nutzung von Rückverdampfung, Wärmerückgewinnung, geringerer chemischer Aufwand.

• Ressourcen‑ und Energieeffizienz: Rückgewinnung von Feststoffen, Konzentrate; Nutzung von Prozesswärme oder Wärmepumpentechnik zur Minimierung des Strom‐ bzw. Wärmeverbrauchs.

• Nachhaltigkeit & Image: Unternehmen können sich als Betreiber nachhaltiger, saubererer Prozesse positionieren – wichtig auch im Kontext von ESG (Environment, Social, Governance) und Kundenerwartungen.

 

 

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Projektverlauf & Erfahrungswerte bei smart5

So sind wir bei smart5 konkret vorgegangen – von Vorversuchen über Auswahl bis hin zu Testdurchführung und Bewertung:

Planung & Vorversuche

1. Analyse des Abwassers
   Zunächst wurden Proben entnommen und charakterisiert: Feststoffgehalt, trockener Rückstand, Zusammensetzung der gelösten Stoffe (organisch, anorganisch), möglicher Kristallisationsverlauf, thermische Eigenschaften, auch Korrosions- und Skalierungspotenziale.

2. Benchmarking & Lieferantenunabhängige Technologieauswahl
   Wie bei unseren anderen Projekten (z. B. im Bereich Laborversuche & Prozessoptimierung der smart5 group) prüfen wir verschiedene Verdampfertypen – z. B. Vakuumverdampfer, fremdbeheizte Verdampfer, Niedertemperatur‑Verdampfer sowie Verdampfer mit Spezial‑Wärmetauschern. Wir wählen denjenigen aus, der hinsichtlich Durchsatz, Energieverbrauch, Baugröße und Wartungsaufwand die besten Parameter vorsieht. smart5 group+2smart5 group+2

3. Testmodell / Miet‑Testanlage
   Vor dem endgültigen Einsatz haben wir eine Testanlage aufgestellt bzw. gemietet, um den Prozess unter realen Bedingungen durchzuspielen. Damit können wir die Betriebskosten, die Verdampfungsleistung und das Verhalten bei Kristallisation vorbereitend messen. Dieses Vorgehen ist Teil unserer Angebote in „Anlagen oder Technologien testen & mieten“. smart5 group

 

Auswahl und technische Konfiguration

• Entscheidung für einen italienischen Wärmepumpenverdampfer: aufgrund guter thermischer Effizienz, guter Materialqualität und Erfahrung im Umgang mit hochbelasteten Abwässern.

• Ausstattung mit Doppelmantel‑Wärmetauscher: Der doppelte Mantel sorgt für gleichmäßigere Temperaturverteilung, geringere Hot‑Spots, bessere Kontrolle über die Verdampfung – wichtig, um Skalierung und Materialprobleme zu vermeiden.

• Zusatzmaßnahmen: Vorfilterung, Entfernung großer Feststoffe, ggf. Flockung, Abschätzung des Kristallisationsverhaltens, Einsatz korrosionsbeständiger Materialien.

Testdurchführung & Resultate

Der Test wurde mit dem spezifischen Abwasser des Kunden durchgeführt – ähnliche Zusammensetzung wie im Recyclingprozess: organische Reststoffe, gelöste Salze, evtl. Schwermetalle oder Schwerionen (je nach Prozess).

• Betriebsparameter: Durchsatz, Temperatur, Druck, Wärmeleistung, Rückfluss, Energieverbrauch wurden kontinuierlich gemessen.

• Ergebnis: Restfeuchte deutlich unter 1 % erreicht; kristalliner, fast trockener Rückstand gewonnen.

• Energiekennzahlen: Die Wärmepumpentechnik erlaubte in diesem Anwendungfall eine deutliche Reduktion des spezifischen Wärmeverbrauchs gegenüber konventionellen Verdampfern. Neben dem Reparatur- und Wartungsaufwand war die Anlage über den Testzeitraum robust.

 

Bewertung der wirtschaftlichen Seite

• Kostenabschätzungen zeigten, dass sich die Investition bei entsprechender Laufzeit und Auslastung rechnet – insbesondere wenn Kosten für Entsorgung und Frischwasser hoch sind.

• Durch das erfolgreiche Testergebnis werden auch Fördermittel in Betracht gezogen – z. B. Programme, welche effiziente Abwassertechnologien und ZLD‑Konzepte fördern.

• Zudem bietet smart5 Betriebsführung & Betriebsmittel‑Management an, um den Betrieb langfristig stabil, effizient und wirtschaftlich zu gestalten. smart5 group+1

 

 

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Integration in bestehende Prozesse & erweiterte Anwendungen

Dank der erfolgreichen Testphase kann das System nun in bestehende Recycling‑ oder Produktionsprozesse integriert werden. Hier sind wichtige Aspekte und weiterführende Ideen.

Systemintegration & Retrofit

• Bestehende Anlagen können nachgerüstet werden: Z. B. Vorfilter, Flockung, Vorbehandlung, eventuell vorgeschaltete Vorverdampfer, um den Verdampfer in der Endstufe kleiner auszuführen mit Schwerpunkt auf den Gesamt-.Energiebedarf.

• Schnittstellen: Regelung, Steuerung, Automation – damit die Anlage sich flexibel an Prozessautarkie und Lastschwankungen anpassen kann.

 

Kombination mit anderen Verfahren bei Bedarf

• Membranverfahren: Ultrafiltration oder Nanofiltration vor Verdampfung zur Entfernung feinster Partikel oder gelöster Stoffe, die sonst Probleme in der Verdampfung verursachen. smart5 bietet diese Verfahren in seinem Portfolio. smart5 group+1

• Thermische Vorbehandlung: Vorkonzentration, ggf. chemisch‑physikalische Schritte zur Kristallisation oder Sedimentation.

• Wärmerückgewinnung: Nutzung von Abwärme aus angrenzenden Prozessen oder Integration von Wärmepumpen, um die Energieeffizienz zu steigern.

 

Qualitätssicherung & Grenzwerte

• Überwachung der Restfeuchte, chemischen Zusammensetzung der Rückstände (z. B. auf Schwermetalle, organische Verbindungen).

• Einhaltung von gesetzlichen Grenzwerten – Abwasserverordnung, ggf. Anforderungen durch BAT/BVT. smart5 berücksichtigt diese Regeln in Planung & Umsetzung. smart5 group

• Dokumentation und Laborberichte – wichtig sowohl für interne Kontrollzwecke wie für behördliche Genehmigungen.

 

Belastungsschätzungen & Betriebskosten

• Energiebedarf über die Testphase gemessen und auf den Dauerbetrieb hochgerechnet.

• Betrachtung von Verschleiß, Reinigungs- und Wartungskosten – Doppelmantel gibt Vorteile in Stabilität und Reinigung.

• Nutzung von Miet‑ oder Testanlagen, um technische und wirtschaftliche Unsicherheiten zu minimieren, bevor große Investitionen erfolgen. smart5 bietet genau solche Test‑ und Mietmodelle an. smart5 group+1

 

Nachhaltigkeits- & Ressourcenaspekte

• Rückgewinnung der trockenen Rückstände: je nach Zusammensetzung können diese als Rohstoff (z. B. Salze), Zuschlagsstoff, Füllstoff oder energetisch verwertbare Materialien dienen.

• Reduzierung des Wasserverbrauchs und der Abwasserlast; Minimierung des Frischwasser‑Inputs.

• Verbesserung der CO₂‑Bilanz durch geringeren Transport- und Entsorgungskosten, geringeren Chemikalienbedarf und effizientere Energieverwendung.

 

 

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Engineering-Empfehlungen

Basierend auf den Erfahrungen mit dem erfolgreichen Testlauf lassen sich für Unternehmen folgende konkrete Schritte ableiten:

1. Vorversuche & Tests nutzen
   Setzen Sie früh auf Pilot‑ oder Mietstandorte, um die spezifischen Werte Ihres Abwasserstroms unter Realbedingungen zu ermitteln. Damit lassen sich technische Risiken minimieren und die Wirtschaftlichkeit besser prognostizieren. smart5 bietet Test‑ und Mietanlagen dafür. smart5 group

2. Technologie sorgfältig wählen
   Berücksichtigen Sie nicht nur Verdampfer, sondern auch Vor‑ und Nachbehandlung, Werkstoffe, Wärmetauscherdesign (z. B. Doppelmantel, Scraperausführung usw.), Steuerung und Automatisierungsgrad.

3. Energieeffizienz sicherstellen
   Wärmepumpentechnik einsetzen, Abwärme nutzen, effiziente Wärmeüberträger wählen, Betriebsparameter optimieren, Überwachung und Steuerung.

4. Regulatorische & finanzielle Rahmenbedingungen prüfen
   Informieren Sie sich über Förderprogramme, mögliche Umweltauflagen und Genehmigungen (z. B. hinsichtlich BAT/BVT) – dies kann entscheidend sein für die Wirtschaftlichkeit. smart5 unterstützt auch in der Anlagenplanung und im Genehmigungsmanagement. smart5 group+1

5. Betriebsführung & Wartung beachten
   Eine Verdampfungsanlage erfordert Wartung, Kontrolle auf Skalierung, Korrosion, Reinigung, Ersatzteile. smart5 deckt das ab über Betriebsführung & Betriebsmittel, Ersatzteil‑Management etc. smart5 group

 

 

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Fazit

Die bei smart5 durchgeführte Testphase mit einem italienischen Wärmepumpenverdampfer mit Doppelmantel‑Wärmetauscher zeigt: es ist möglich, Prozessabwässer aus Recyclingprozessen effizient und zuverlässig auf eine Restfeuchte weit unter 1 % zu bringen – und damit kristalline, handhabbare Rückstände zu erzeugen. Das eröffnet handfeste Vorteile beim Thema ZLD, Kostenreduktion, Grenzwerteinhaltung und Ressourceneinsatz.

Wenn Sie überlegen, wie Sie Ihre Prozessabwässer behandeln, ob in der Recyclingindustrie, der Metallverarbeitung, Lackierbetrieben oder anderen Bereichen mit stark belasteten Abwässern: Eine Verdampfungsanlage mit den richtigen Eigenschaften kann eine der besten Lösungen sein. smart5 bietet dazu alles aus einer Hand – von der Analyse über Vorversuche und Miet‑/Testanlagen, über Planung und Projektierung bis zu Bau, Inbetriebnahme und langfristiger Betriebsführung.

Sie profitieren von:

• Hersteller‑ und Technologieunabhängigkeit

• Erprobten technischen Konzepten

• Wirtschaftlichkeitsanalysen und Kosten‑Nutzen‑Betrachtung

• Unterstützung bei Fördermitteln und Genehmigungsverfahren

 

 

👉 Wenn Sie mehr über unsere Lösungen im Bereich thermischer Abwasserbehandlung und Verdampfertechnologien erfahren möchten oder einen Verdampfertest bei Ihrem Prozesswasser machen wollen, kontaktieren Sie uns bitte: Kontakt der smart5 group für Unterstützung und Hilfe. Wir beraten Sie gern – lösungsorientiert, technisch präzise und mit starkem Praxisbezug.