Verbesserte pH-Kontrolle und Compliance bei industriellen Abwässern

Industrielle Abwässer aus britischen Metallveredelungsbetrieben wie der Royal Mint unterliegen den strengen Vorschriften der Pollution Prevention and Control (PPC) und des Water Industry Act 1991. Das Einleiten gewerblicher Abwässer ohne Genehmigung ist eine Straftat, und es gibt strenge Kontrollen zum Schutz der öffentlichen Gesundheit, der Umwelt und der Kanalisationssysteme. Die für die Einleitung erforderlichen Genehmigungen zielen darauf ab, gefährliche Stoffe, einschließlich Schwermetalle und saure oder alkalische Stoffe, aus dem Abwasser fernzuhalten.

Herausforderungen mit dem bestehenden pH-Kontrollsystem

Einleitungsgenehmigungen legen verschiedene Parameter fest, darunter die maximale tägliche Einleitungsmenge, die Metallbelastung, den chemischen Sauerstoffbedarf, den pH-Wert, die Temperatur und die Konzentration von Schwebstoffen. Um diese Vorschriften einzuhalten und den pH-Wert der Abwässer zu regulieren, nutzte die Royal Mint traditionell Fällungsanlagen mit Hydroxid-Dosierung. Aufgrund der Art der verarbeiteten Metalle ist das Abwasser im pH-Sensortank des Herstellers jedoch extrem schmierig, sodass die vorhandenen pH-Sonden und Elektroden mindestens einmal pro Schicht gereinigt werden mussten. Infolge dieser Sensorverschmutzung waren die pH-Messwerte weniger zuverlässig, was durch die schlechte Reaktionszeit der Elektroden noch verschlimmert wurde. Somit mussten immer wieder Mitarbeiter manuell eingreifen, um Compliance zu gewährleisten.

„Als wir uns mit der Verbesserung unserer pH-Systeme befassten, stellten wir fest, dass die meisten Sensoren entweder manuell gereinigt werden mussten oder die Installation eines separaten Reinigungssystems erforderlich war“, sagte Graham Hartry, Umweltmanager (Blank Processing) der Royal Mint.

Die Royal Mint suchte nach einem alternativen pH-System, um die Qualität ihrer Abwässer zu verbessern, die Compliance zu vereinfachen, die tägliche Reinigung und Wartung zu vermeiden und die Effizienz zu steigern.

Überprüfung und Audit der bestehenden Systeme

In Zusammenarbeit mit unabhängigen Spezialisten für die Abwasserbehandlung überprüfte die Royal Mint die bestehenden Systeme ihrer Abwasseranlagen und führte ein Audit durch. Dabei wurde festgestellt, dass ihre herkömmlichen pH-/ORP-Sensoren ein offenes Referenzsystem hatten. Das heißt, dass das Element und der Elektrolyt in Kontakt mit dem Prozess waren. Dadurch konnten Chemikalien in die Referenzkammer diffundieren und das Referenzsystem verändern.

Wird die Referenzverbindung verunreinigt, verschiebt sich das Potenzial, Chemikalien greifen den Referenzdraht an und der Sensor kann nicht funktionieren. Dies führte nicht nur zu einem Anstieg der Reinigungs- und Kalibrierungszyklen, sondern auch zu einer erhöhten Ausfallhäufigkeit des Sensors, was wiederum die Kosten in die Höhe trieb und die Effizienz beeinträchtigte.

Verbesserte pH- und ORP-Überwachungslösung

Um die Schwachstellen des bestehenden Überwachungssystems zu beseitigen, wurde eine neue Lösung implementiert, die eine proportionale Hydroxiddosierung, pH-Wasserqualitätsmonitore und das Q-Blast AutoClean System von Badger Meter umfasst.

Das aktualisierte System umfasst Q46P pH-Monitore und Q46R ORP-Monitore aus der BlueEdge-Lösungsreihe. Diese fortschrittlichen Sensoren sind für den Einsatz in industriellen und kommunalen Anwendungen konzipiert und wurden speziell für Umgebungen entwickelt, in denen herkömmliche Sensoren häufig versagen.

Die differentiellen pH/ORP-Sensoren in den Q46P- und Q46R-Monitoren bestehen aus einem versiegelten Referenzsystem mit einer zweiten Glas-pH-Elektrode als Referenzelement in den Sensoren. Das Glasreferenzsystem schützt den Sensor vor chemischen Giften wie Sulfid, Zyanid, Chlor und Bisulfit, die herkömmliche pH-Sensoren zerstören könnten. Die Sensorelektroden lassen sich benutzerspezifisch anpassen, um die Zuverlässigkeit der Messung und die maximale Lebensdauer des Sensors zu gewährleisten. Die in diesen pH-Elektroden verwendete Glasart ermöglicht eine optimale Leistung, und die Metallelektrode für die ORP-Messung kann je nach der chemischen Zusammensetzung der Prozesslösung aus Platin oder Gold bestehen.

Reduzierter Wartungsaufwand und verstärkte Optimierung

Die für die Royal Mint ausgewählten Q46P- und Q46R-Monitore verfügen über eine AutoClean-Funktion, die in dieser Umgebung mit hohem Verschmutzungsgrad durch Feststoffe die Häufigkeit der manuellen Reinigung reduziert. Das System entfernt dabei mittels Druckluft Verunreinigungen von der Sensoroberfläche. Ein einstellbarer Zeitregler, mit dem sich die Reinigung je nach Wasserqualität verlängern oder verkürzen lässt, sorgt für minimale Ausfallzeiten, da die Ausgänge während der Reinigung in einen ‚Hold‘-Status versetzt werden, um falsche Messwerte oder Alarme zu vermeiden. Das verlängert die Lebensdauer des Sensors, sorgt für genaue pH-Messwerte und verhindert die Bildung von Verkrustungen.

Um den pH-Wert des Abwassers genau zu überwachen, wurde der bei der Royal Mint installierte pH-Monitor direkt mit der digitalen Dosierpumpe verbunden, sodass die zugeführte Menge an Hydroxid proportional zum pH-Signal des pH-Controllers ist.

„Mit dem Q46P AutoClean-Monitor haben wir jetzt eine autonome Lösung zur Kontrolle des pH-Werts, die es uns ermöglicht, manuelle Eingriffe zu reduzieren und gleichzeitig die Kontrolle des Abwassers zu verbessern“, fügt Hartry hinzu.

Die Ergebnisse

Seit der Installation der Q46P- und Q46R-Monitore konnte die Royal Mint ihre Produktivität steigern, Kosten einsparen und die Einhaltung von Vorschriften verbessern. Zudem hat die AutoClean-Funktion den Wartungsbedarf erheblich reduziert, da die häufige Reinigung der Sensoren entfällt. Die AutoClean-Funktion des pH-Controllers wird alle zwei Stunden aktiviert, sodass das System bis zu sechs Monate lang ohne Eingriff laufen kann. Infolgedessen hat sich die pH-Kontrolle verbessert, manuelle Eingriffe sind kaum noch erforderlich und der kostspielige Austausch von Elektroden entfällt. So wird eine gleichbleibende Abwasserqualität gewährleistet und die Einleitungsbestimmungen werden eingehalten.