AT518388A4 - Process for the treatment of contaminated cleaning solutions from printing and varnishing processes by means of cross-flow ultrafiltration and rotary filtration - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Aufbereitung von mit Farben, Lacken und ähnlichen Produkten verunreinigten Reinigungslösungen, wie sie bei der Herstellung der derselben und in Druck und Lackierprozessen auftreten, wobei die verunreinigte Lösung in einem mehrstufigen Verfahren, bestehend aus Sedimentation, Ultrafiltration und Sprühtrocknung, derart aufbereitet wird, dass die gewonnene Lösung, gegebenenfalls nach zwischenspeicherung, wieder für den ursprünglichen Zweck verwendet werden kann. Im ersten Verfahrensschritt werden durch Sedimentation Verunreinigungen abgetrennt, deren Dichte größer oder kleiner als die der Reinigungslösung ist. Im zweiten Verfahrensschritt werden die verbleibenden Verunreinigungen durch Querstrom-Ultrafiltration abgetrennt. Im dritten Verfahrensschritt wird der flüssige Rückstand der Ultrafiltration durch Rotationsfiltration in einen festen Zustand übergeführt. Bei diesem Verfahren wird eine Rückgewinnungsrate an Reinigungslösungen von mehr als 99% und ein Feststoffgehalt des Rückstandes von mehr als 60% erreicht.Process for the treatment of cleaning solutions contaminated with paints, lacquers and similar products, as they occur in the production of the same and in printing and coating processes, wherein the contaminated solution is processed in a multi-stage process consisting of sedimentation, ultrafiltration and spray drying such that the solution obtained, if appropriate after caching, can be reused for its original purpose. In the first process step impurities are separated by sedimentation whose density is greater or less than that of the cleaning solution. In the second process step, the remaining impurities are separated by cross-flow ultrafiltration. In the third process step, the liquid residue of the ultrafiltration is converted by rotary filtration into a solid state. In this process a recovery rate of cleaning solutions greater than 99% and a solids content of the residue greater than 60% are achieved.
Description
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von mit Farben, Lacken und ähnlichen Produkten verunreinigten Reinigungslösungen, wie sie bei der Herstellung der derselben und in Druck- und Lackierprozessen auftreten, wobei die verunreinigte Lösung in einem mehrstufigen Verfahren, bestehend aus einer Sedimentation, Ultrafiltration und Sprühtrocknung, derart aufbereitet wird, dass die gewonnene Lösung wieder für den ursprünglichen Zweck verwendet werden kann und gleichzeitig ein Minimum an entsorgungspflichtigem Abfall anfällt.The invention relates to a process for the treatment of contaminated with paints, varnishes and similar products cleaning solutions, as they occur in the production of the same and in printing and Lackierprozessen, wherein the contaminated solution in a multi-stage process consisting of a sedimentation, ultrafiltration and spray drying is treated in such a way that the recovered solution can be reused for its original purpose while providing a minimum of waste requiring disposal.
Bei der bei der Herstellung von Farben und Lacken und in Druck- und Lackierprozessen fallen große Mengen an mit Pigmenten, Füllstoffen, Hartem, Bindemitteln usw. verunreinigten Reinigungslösungen an die, wenn sie nicht wiederaufbereitet werden, entsorgt werden müssen, da sie div. organische und anorganische Schadstoffe in hohen Konzentrationen enthalten können.In the manufacture of paints and varnishes and in printing and varnishing processes, large quantities of cleaning solutions contaminated with pigments, fillers, hards, binders, etc. are required, which, if not reprocessed, must be disposed of, since they contain various organic and organic solvents may contain inorganic pollutants in high concentrations.
Stand der Technik bei der Aufbereitung derartig verunreinigter Lösungen sind Verfahren die durch Zugabe von Hilfsstoffen, die die mechanische Abtrennung der Verunreinigungen ermöglichen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass das gewonnene Filtrat nicht direkt wieder für den ursprünglichen Zweck eingesetzt werden kann, sondern weitere Aufbereitungsschritte erforderlich sind, um den Anforderungen an die Reinigungslösung zu genügen.State of the art in the treatment of such contaminated solutions are processes by adding excipients that allow the mechanical separation of impurities. A disadvantage of this method is that the recovered filtrate can not be used directly for the original purpose, but further treatment steps are required to meet the requirements of the cleaning solution.
Bekannt wurde ein Verfahren zur Aufbereitung von Wischlauge von Intaglio-Druckmaschinen (EP 2 363 290 Al), welches durch die Zugabe eines Flockungsmittels die Abtrennung eines Teils der Verunreinigungen mittels einer Zentrifuge ermöglich. Nach Zugabe eines Filterhilfsmittels werden die verbleibenden Verunreinigungen in einer Filtereinheit, beispielsweise einer Kammerfilterpresse, abgetrennt. Das Filtrat wird gesammelt und für die Herstellung neuer Reinigungslösung verwendet, wobei eine erneute Zugabe der reinigenden Chemikalien erforderlich ist.A process has been disclosed for the treatment of wiper liquor of Intaglio printing machines (EP 2 363 290 A1), which allows the separation of a part of the impurities by means of a centrifuge by the addition of a flocculant. After adding a filter aid, the remaining impurities are separated in a filter unit, for example a chamber filter press. The filtrate is collected and used to prepare new cleaning solution requiring re-addition of the cleaning chemicals.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist der hohe Verbrauch an Reinigungschemikalien, Flockungsmitteln und Filterhilfsmitteln. Die Flockungsmittel und Filterhilfsmittel werden nur für den Recyclingprozess benötigt und ihre Rückstände im Filtrat haben im besten Fall keinen Einfluss auf die Verwendung der wiederaufbereiteten Reinigungslösung in den nachgeschalteten Prozessen, im schlechteren Fall aber einen negativen Einfluss auf die Reinigungswirkung oder die nachgeschalteten Prozesse und Maschinen. Um die Konzentrationen der störenden Rückstände gering zu halten, muss in periodischen Abständen der komplette Inhalt der Anlage getauscht werden und somit sinkt die Gesamtwiederaufbereitungsrate deutlich ab.A disadvantage of this process is the high consumption of cleaning chemicals, flocculants and filter aids. The flocculants and filter aids are only needed for the recycling process and their residues in the filtrate have at best no effect on the use of the reprocessed cleaning solution in the downstream processes, in the worse case, however, a negative impact on the cleaning effect or the downstream processes and machines. In order to keep the concentrations of the interfering residues low, the complete contents of the plant must be exchanged periodically and thus the total reuse rate drops significantly.
Ein ähnliches Verfahren wird in Patent EP 1 092 684 Bl beschrieben, bei dem der gebrauchten Reinigungslösung nacheinander zwei verschiedene Flockungsmittel und ein Filterhilfsmittel zugesetzt werden. Die Verunreinigungen werden dann in einem Filter vomA similar process is described in patent EP 1 092 684 B1, in which two different flocculants and a filter aid are added successively to the used cleaning solution. The impurities are then removed in a filter from
Filtrat getrennt. Im Gegensatz zum Verfahren nach EP 2 363 290 Al wird das Filtrat jedoch nicht direkt zur Herstellung neuer Reinigungslösung verwendet. Stattdessen wird das Filtrat destilliert und nur das gewonnene destillierte Wasser zum Anmischen der frischen Reinigungslösung verwendet. Somit werden die oben genannten Risiken einer Beeinflussung der Qualität der Reinigungslösung und der nachfolgenden Prozesse vermieden. Nachteilig ist jedoch der hohe Energiebedarf für das Verdampfen des Filtrates und das der Verbrauch an Frischchemikalien höher ist als bei Verfahren nach EP 2 363 290 Al.Filtrate separated. In contrast to the method according to EP 2 363 290 A1, however, the filtrate is not used directly for the preparation of new cleaning solution. Instead, the filtrate is distilled and only the recovered distilled water used to mix the fresh cleaning solution. Thus, the above-mentioned risks of influencing the quality of the cleaning solution and the subsequent processes are avoided. However, a disadvantage is the high energy requirement for the evaporation of the filtrate and the consumption of fresh chemicals is higher than in the method according to EP 2 363 290 Al.
Weiters sind Verfahren bekannt, bei denen die Verunreinigungen durch ültrafiltration mit entsprechend feiner Trenngrenze entfernt werden und somit alle störenden Bestandteile abgetrennt werden. Hierbei kann das gewonnene Filtrat direkt wieder für den ursprünglichen Zweck eingesetzt werden. Der Rückstand (Konzentrat) aus dem Prozess enthält sehr große Anteile an Reinigungslösung weshalb typischerweise ein oder mehrere weitere Verfahrensschritte zur Reduktion des Wassergehaltes im Rückstand und/oder zur Erhöhung der Rückgewinnungsrate nachgeschaltet werden.Furthermore, processes are known in which the impurities are removed by ultrafiltration with a correspondingly fine separation limit and thus all interfering constituents are separated off. Here, the recovered filtrate can be used directly for the original purpose. The residue (concentrate) from the process contains very large amounts of cleaning solution, which is why typically one or more further process steps for reducing the water content in the residue and / or for increasing the recovery rate are connected downstream.
In EP 0 636 401 Bl wird beschrieben, dass die verunreinigte Lösung nach eine Grobfilterung in einen Arbeitsbehälter geleitet wird, welcher als Reservoir für eine Ultrafiltrationsanlage dient. Mit Hilfe einer Ultrafiltrationsmembrane, deren Werkstoff im Patent nicht angegeben wird, wird die verunreinigte Lösung getrennt. Das Permeat wird wieder in den Vorratsbehälter für den Druckprozess geleitet, während das Eetentat solange in den Arbeitsbehälter zurückgeleitet wird, bis eine vorgegebene Betriebszeit abgelaufen ist. Während dieser Betriebszeit wird der Feststoffgehalt der Mischung aus neu hinzugekommener Lösung und Retentat immer höher. Dann wird der Rückstand aus der Ultrafiltration aus dem Arbeitsbehälter abgepumpt und in einem weiteren Behälter mit Spaltmitteln auf Bentonit-Basis und Oxidationsmitteln behandelt, um eine Trennung von Feststoff und Flüssigkeit durch Sedimentation zu erreichen. Die Klarphase und das Sediment werden nach der vorgegeben Sedimentationszeit in getrennte Filtersäcke geleitet, das Filtrat wird wieder in den Arbeitsbehälter der Ultrafiltration geleitet während der Rückstand mit den Filtersäcken entsorgt wird. Angaben zur Rückgewinnungsrate der Reinigungsflüssigkeit und dem Anteil an Reinigungsflüssigkeit im Abfallstrom werden hier nicht gemacht. Bei diesem Verfahren besteht wie beim Verfahren nach EP 2 363 290 Al das Risiko, dass Rückstände der Spalt- und Oxidationsmittel in den Reinigungsflüssigkeitskreislauf gelangen und die nachgeschalteten Prozesse stören. Darüber hinaus werden Feinstpartikel, welche von den Filtersäcken nicht zurückgehalten werden können, wieder zurück in den Aufbereitungsprozess geleitet, wo sie sich akkumulieren und mit der Zeit die Filtrationsleistung der Ultrafiltrationsanlage mindern. Deshalb muss in kurzen periodischen Abständen der komplette Inhalt der Anlage getauscht werden muss und somit die Gesamtwiederaufbereitungsrate deutlich absinkt.EP 0 636 401 B1 describes that the contaminated solution is passed, after coarse filtration, into a working container which serves as a reservoir for an ultrafiltration unit. With the help of an ultrafiltration membrane whose material is not specified in the patent, the contaminated solution is separated. The permeate is returned to the reservoir for the printing process, while the ethene is returned to the process vessel until a predetermined operating time has elapsed. During this period of operation, the solids content of the mixture of newly added solution and retentate is always higher. Then the residue from the ultrafiltration is pumped out of the working vessel and treated in another container with bentonite-based cleavage agents and oxidizing agents to achieve a separation of solid and liquid by sedimentation. The clear phase and the sediment are passed into separate filter bags after the predetermined sedimentation time, the filtrate is returned to the ultrafiltration work tank while the residue is disposed of with the filter bags. Information on the recovery rate of the cleaning liquid and the proportion of cleaning liquid in the waste stream are not made here. In this method, as in the method according to EP 2 363 290 A1, there is the risk that residues of the cleavage and oxidizing agents enter the cleaning liquid circuit and disturb the downstream processes. In addition, fines, which can not be retained by the filter bags, are returned to the conditioning process where they accumulate and, over time, reduce the filtration performance of the ultrafiltration unit. Therefore, the entire contents of the system must be replaced at short periodic intervals and thus the total recovery rate drops significantly.
Ebenfalls auf dem Verfahren der ültrafiltration basiert das Verfahren nach AT 503 353 Bl. Hier wird jedoch das Ultrafiltrationsverfahren um eine Vorsedimentation und eine Lagerbehälter für verbrauchte Reinigungslösung ergänzt. In der Vorsedimentation werden schwere Bestandteile aus der Reinigungslösung abgetrennt, wodurch weniger Verschmutzungen in die Ultrafiltrationsanlage gelangen. Wie im zuvor beschriebenen Verfahren wird dann die Reinigungslösung mittels Ultrafiltration mittels einer Membran aus Aluminiumoxid oder Kohlenstoff mit einer Filterschicht aus Zirkoniumoxid oder Titanoxid von den unerwünschten Bestandteilen getrennt, wobei das Permeat wieder direkt dem Verbraucher zugeführt wird, während das Retentat wieder in den Arbeitsbehälter derThe process according to AT 503 353 B1 is likewise based on the process of ultrafiltration. Here, however, the ultrafiltration process is supplemented by a presedimentation and a storage tank for spent cleaning solution. In presedimentation, heavy components are separated from the cleaning solution, resulting in less contamination entering the ultrafiltration system. As in the method described above, the cleaning solution is then separated by ultrafiltration by means of a membrane of alumina or carbon with a filter layer of zirconia or titanium oxide from the undesirable components, the permeate is fed directly to the consumer, while the retentate back into the working container of
Ultrafiltrationsanlage geleitet wird. In periodischen Abständen wird der Arbeitsbehälter in einen weiteren Sedimentationstank entleert. Dort wird der Rückstand mit dem Sediment der Vorsedimentation gemischt und danach mit einer Zentrifuge behandelt um einen weitgehend von Reinigungsflüssigkeit freien Rückstand zu erhalten. Nachteilig hierbei ist, dass die Klarphase der Zentrifugation noch unerwünschte Bestandteile der Verunreinigungen enthält. Da die Klarphase beschreibungsgemäß über den Vorsedimentationstank wieder dem Prozess zugeführt wird, konzentrieren sich diese Bestandteile innerhalb der Aufbereitungsanlage auf# wodurch ebenso wie im Verfahren nach EP 0 636 401 Bl die Filtrationsleistung mit der Zeit absinkt.Ultrafiltration system is passed. At periodic intervals, the working container is emptied into another sedimentation tank. There, the residue is mixed with the sediment of Vorsedimentation and then treated with a centrifuge to obtain a largely free of cleaning fluid residue. The disadvantage here is that the clear phase of the centrifugation still contains undesirable components of the impurities. Since the clear phase is fed to the process via the presedimentation tank according to the description, these constituents concentrate within the processing plant on #, as a result of which, as in the process according to EP 0 636 401 B1, the filtration efficiency drops over time.
Deshalb muss in kurzen periodischen Abständen der komplette Inhalt der Anlage getauscht werden und somit sinkt die Gesamtwiederaufbereitungsrate deutlich ab.Therefore, the entire contents of the system must be exchanged in short periodic intervals and thus the total recovery rate drops significantly.
Ein weiterer Nachteil des Verfahrens nach AT 503 353 Bl ist das Fehlen eines Lagerbehälters für die rückgewonnene Reinigungslösung# wodurch schwankende Produktions- oder Verbrauchsmengen nur über die Drosselung der Produktion der Ultrafiltrationsanlage ausgeglichen werden können. In jenen Zeiten# in denen die Ultrafiltrationsanlage zum Abpumpen des Rückstandes und zur Reinigung der Membranen stillsteht# kann der Verbraucher nicht mit Reinigungslösung aus der Wiederaufbereitungsanlage versorgt werden.Another disadvantage of the method according to AT 503 353 Bl is the lack of a storage container for the recovered cleaning solution # whereby fluctuating production or consumption quantities can be compensated only by throttling the production of the ultrafiltration plant. In those times when the ultrafiltration plant is idle to pump off the residue and clean the membranes # the consumer can not be supplied with cleaning solution from the reprocessing plant.
In AT 408 544 B wird ebenfalls ein Verfahren beschrieben# welches die Ultrafiltration zur Wiederaufbereitung von Reinigungslösung benutzt. Hier wird die verbrauchte Reinigungslösung aus einem Lagerbehälter entnommen und der Ultrafiltration zugeführt# das Filtrat wird mittels einer Membran aus Aluminiumoxid auf einem Zirkoniumoxidträger oder einer Membran aus Zirkonium-Titanoxid auf einem Karbonträger abgetrennt und in einen Lagerbehälter für rückgewonnene Reinigungslösung geleitet. Der Rückstand aus der Ultrafiltration wird unter Zugabe von Entschäumungschemikalien mittels Vakuumdestillation weiter behandelt# dabei wird ein Feststoffgehalt von 50 - 70 m% erreicht# was bedeutet das der Abfall noch etwa 30 - 50 m% Reinigungsflüssigkeit enthält. Der kondensierte Dampf aus der Destillation wird wieder in den Lagerbehälter für rückgewonnene Reinigungslösung geleitet. Alternativ wird im selben Patent eine Ergänzung um einen Granulierungsschritt beschrieben, wodurch ein weitgehend wasserfreies Granulat anfällt. Genauere Angaben zum Gehalt an Reinigungsflüssigkeit des Granulates sind nicht enthalten. Nachteilig bei diesem Verfahren ist der hohe Energieaufwand, welcher durch die Vakuumdestillation und die Granulierung bedingt ist, und der Bedarf an Chemikalien für die Vakuumdestillation, von welchen Rückstände in die Reinigungsflüssigkeit gelangen können und die Verwendbarkeit der rückgewonnene Reinigungslösung beeinflussen können.AT 408 544 B also describes a process which uses ultrafiltration to recycle cleaning solution. Here, the spent cleaning solution is removed from a storage tank and subjected to ultrafiltration. The filtrate is separated by means of a membrane of alumina on a zirconia or zirconia-titanium oxide membrane on a carbon support and fed to a reclaimed cleaning solution storage tank. The residue from the ultrafiltration is further treated with the addition of defoaming chemicals by means of vacuum distillation # while a solids content of 50 to 70 m% is reached # which means that the waste still contains about 30 - 50 m% cleaning liquid. The condensed vapor from the distillation is returned to the reclaimed cleaning solution storage tank. Alternatively, an addition to a granulation step is described in the same patent, whereby a largely anhydrous granules obtained. Details on the content of cleaning fluid of the granules are not included. A disadvantage of this method is the high energy consumption, which is due to the vacuum distillation and granulation, and the need for chemicals for vacuum distillation, from which residues can get into the cleaning liquid and affect the usability of the recovered cleaning solution.
Gegenüber den bekannten Verfahren ermöglicht es das erfundene Verfahren, einerseits die zurückgewonnene Reinigungsflüssigkeit ohne weitere Aufbereitung oder Zugabe von Chemikalien wieder für den ursprünglichen Zweck zu verwenden und andererseits den flüssigen Rückstand der Filtration als pastösen Feststoff mit einem Trockensubstanzgehalt von mehr als 60% zu gewinnen, sodass keine weitere energieintensive, thermische Aufbereitung erforderlich ist. Da bei dem erfundenen Verfahren keine Chemikalien für die Wiederaufbereitung zugegeben werden, ist die Verwendung der wiederaufbereiteten Reinigungslösung uneingeschränkt möglich (Fig. 1) .Compared to the known method allows the invented method, on the one hand to use the recovered cleaning liquid without further treatment or addition of chemicals for the original purpose and on the other hand to recover the liquid residue of the filtration as pasty solid with a dry matter content of more than 60%, so no further energy-intensive, thermal treatment is required. Since chemicals are not added for reprocessing in the invented process, the use of the reprocessed cleaning solution is possible without restriction (FIG. 1).
Hierzu wird die mit Farben, Lacken usw. beladene Reinigungsflüssigkeit in einen Sedimentationstank geleitet, in welchem sich Bestandteile mit einer höheren Dichte im Vergleich zur Reinigungsflüssigkeit am Boden absetzen, während sich Bestandteile mit geringerer Dichte an der Oberfläche sammeln. Beide Fraktionen können periodisch oder kontinuierlich aus dem Behälter abgezogen werden, während die mittlere Fraktion über einen Abscheider für Magnetische Partikel in einen, mit einem Rührwerk ausgerüsteten, Homogenisierbehälter übergeführt und dort gelagert wird. Da viele moderne Farben aus dem Bereich des Sicherheitsdruckes magnetische Partikel enthalten, kann hier ein weiterer, in Bezug auf den Aufbau der störenden Verschmutzungsschicht auf der Membranoberfläche, besonders kritischer Teil der Verunreinigungen entfernt werden und die Ultrafiltrationsanlage wird somit entlastet. Im Homogenisierbehälter werden unterschiedlich stark verschmutzte Reinigungslösungen vermischt, wodurch die Ultrafiltrationsanlage gleichmäßig belastet wird und somit höhere Rückgewinnungsraten erzielt werden können. Gleichzeitig können Schwankungen im Anfall der verschmutzten Reinigungslösung ausgeglichen werden und somit kann die Ultrafiltrationsanlage ohne Unterbrechung mit den idealen Prozessparamtern betrieben werden, was ebenfalls höhere Rückgewinnungsraten bewirkt. Die Reinigungslösung wird danach einer Querstrom-Ultrafiltrationsanlage zugeführt, um die verbliebenen unerwünschten Bestandteile abzutrennen. In der Ultrafiltrationsanlage werden keramische Membranen verwendet um alleFor this purpose, the loaded with paints, varnishes, etc. cleaning liquid is passed into a sedimentation tank in which settle components with a higher density compared to the cleaning liquid at the bottom, while collecting lower density components at the surface. Both fractions can be withdrawn periodically or continuously from the container, while the middle fraction is transferred via a separator for magnetic particles in a equipped with a stirrer, Homogenisierbehälter and stored there. Since many modern colors from the field of security printing contain magnetic particles, here another, with respect to the structure of the interfering contamination layer on the membrane surface, particularly critical part of the impurities are removed and the ultrafiltration system is thus relieved. The homogenizing container mixes cleaning solutions of different levels of contamination, which means that the ultrafiltration unit is subjected to uniform loading and therefore higher recovery rates can be achieved. At the same time fluctuations in the seizure of the polluted cleaning solution can be compensated and thus the ultrafiltration system can be operated without interruption with the ideal process parameters, which also causes higher recovery rates. The cleaning solution is then fed to a cross-flow ultrafiltration unit to separate the remaining undesirable components. In the ultrafiltration plant, ceramic membranes are used around all
Bestandteile mit einer größeren (Molekül)große von der Reinigungsflüssigkeit zu trennen. Das Filtrat kann dementsprechend sofort wieder für den ursprünglichen Zweck eingesetzt werden, wobei bereits in diesem Schritt eine Rückgewinnungsrate von 95 - 98% erreicht werden kann. Zur periodischen Spülung bzw. Reinigung der Ultrafiltrationsanlage wird frisch abgemischte Reinigungsflüssigkeit verwendet.Separate components with a larger (molecule) large of the cleaning fluid. Accordingly, the filtrate can immediately be used again for the original purpose, whereby a recovery rate of 95-98% can already be achieved in this step. For periodic rinsing or cleaning the ultrafiltration system freshly mixed cleaning liquid is used.
Der Rückstand aus der Querstrom-Ultrafiltration wird in einen Sammelbehälter übergeführt und dort mit der Leicht- und Schwerfraktion aus der Sedimentation vermischt. Die Flüssigkeit aus diesem Sammelbehälter wird danach durch Rotationsfiltration (Dynamic Cross Flow Filtration) weiter konzentriert und so ein pastöser Feststoff mit einem Trockensubstanzgehalt von mehr als 60 m% gewonnen. Das Filtrat aus der Rotationsfiltration kann ebenfalls direkt wieder für den ursprünglichen Zweck eingesetzt werden (Fig. 1).The residue from the cross-flow ultrafiltration is transferred to a collecting tank and mixed there with the light and heavy fraction from the sedimentation. The liquid from this collection container is then further concentrated by rotary filtration (Dynamic Cross Flow Filtration) to obtain a pasty solid having a dry matter content of more than 60 m%. The filtrate from the rotary filtration can also be used directly for the original purpose (FIG. 1).
Als Filtermedium im Rotationsfilter dienen keramische Scheibenmembranen mit einer Filterschicht aus Zirkonium- oder Titanoxid und einer Trenngrenze von 5 bis 80 nm, welche über Kanäle im Inneren verfügen, durch die das Permeat abfließen kann. Diese Filterelemente sind in Modulen gebündelt auf einer gemeinsamen Welle montiert und rotieren paarweise im, mit konzentrierter verbrauchter Reinigungslösung gefüllten, Arbeitsbehälter (Fig. 2). Das Volumen des abströmenden Permeates wird permanent mit verbrauchter Reinigungslösung ergänzt, bis der gewünschte Feststoffgehalt erreicht wird. Dann kann das Konzentrat kontinuierlich aus dem Arbeitsbehälter mit konstantem Feststoffanteil abgezogen werden, während das Permeat in den gemeinsamen Lagertank für wiederaufbereitete Reinigungslösung geleitet wird.As a filter medium in the rotary filter serve ceramic disc membranes with a filter layer of zirconium or titanium oxide and a separation limit of 5 to 80 nm, which have channels in the interior, through which the permeate can flow. These filter elements are bundled mounted in modules on a common shaft and rotate in pairs in, filled with concentrated spent cleaning solution, working container (Fig. 2). The volume of the effluent permeate is permanently supplemented with spent cleaning solution until the desired solids content is achieved. Then, the concentrate may be withdrawn continuously from the constant solids working vessel while the permeate is being directed into the recycle cleaning solution common storage tank.
Der Betrieb einer Querstrom-Ultrafiltration ist nur bei entsprechend hohen Strömungsgeschwindigkeiten möglich, weshalb aufgrund der steigenden Viskosität bei Trockensubstanzgehalten über 30 m% ein Betrieb mit vertretbarem Energieaufwand nicht mehr möglich ist, da die erforderliche Pumpenleistung zu groß wird. Diese Einschränkung trifft auf die Rotationsfiltration nicht zu, da die Relativgeschwindigkeit zw. Medium und Filter durch die Rotation der Filterelemente erreicht wird. Durch die, im Vergleich zur Querstrom-Ultrafiltration, sehr hohen Scherkräfte bei der Rotationsfiltration wird der Filterkuchen permanent von der Filteroberfläche abgereinigt wodurch deutlich höhere Feststoffgehalte erreicht werden können.The operation of a cross-flow ultrafiltration is possible only at correspondingly high flow rates, which is why due to the increasing viscosity at dry matter contents over 30 m% operation with reasonable energy consumption is no longer possible because the required pump power is too large. This restriction does not apply to the rotary filtration, since the relative speed between medium and filter is achieved by the rotation of the filter elements. Due to the very high shear forces in the rotary filtration compared to cross-flow ultrafiltration, the filter cake is permanently cleaned from the filter surface, whereby significantly higher solids contents can be achieved.
Von spezieller Bedeutung für die Abreinigung der Verschmutzungsschicht sind die Relativgeschwindigkeit der rotierenden Membranen und der Spaltabstand zwischen den Membranscheiben. Für den Einsatz mit wechselnder Zusammensetzung der Verschmutzungen ist es erforderlich, neben der Drehzahl auch das Spaltmaß einzustellen. Eine Veränderung des Spaltmaßes kann erreicht werden, indem der Achsabstand der beiden Module verstellt wird, wodurch aufgrund der kegeligen Oberfläche der Membranscheiben sich auch das Spaltmaß ändert. Die Scheibendrehzahl, das Spaltmaß sowie derOf particular importance for the cleaning of the contamination layer are the relative speed of the rotating membranes and the gap distance between the membrane discs. For use with changing composition of the contaminants, it is necessary to set not only the speed but also the gap. A change in the gap dimension can be achieved by the center distance of the two modules is adjusted, which also changes the gap due to the conical surface of the membrane discs. The wheel speed, the gap and the
Systeindruck werden über ein Mehrgrößen-Regelsystem automatisch angepasst, sodass der Prozess stets bei den idealen Parametern abläuft (Fig. 2).System impressions are automatically adjusted via a multi-variable control system so that the process always runs at the ideal parameters (Fig. 2).
Sind bei geringeren Anlagendurchsätzen nur kleinere Filterflächen erforderlich, kann das zweite Membranmodul entfallen und anstelle dessen werden Stromstörer eingebaut. Im diesem Fall wird zur Einstellung des Spaltmaßes der Stromstörer verstellt (Fig. 3).If only smaller filter surfaces are required at lower system throughputs, the second membrane module can be dispensed with and instead baffles are installed. In this case, the baffle is adjusted to set the gap dimension (FIG. 3).
Bei gleichbleibender Zusammensetzung des Mediums besteht keine Erfordernis zur Verstellung des Spaltmaßes, weshalb die Scheiben ohne Leistungsverlust planar ausgeführt werden können (Fig. 4).With constant composition of the medium there is no need to adjust the gap size, which is why the discs can be made planar without loss of power (Figure 4).
Durch das erfundene Verfahren können in Summe mehr als 99% der verbrauchten Reinigungslösung wieder zurück gewonnen werden. Gleichzeitig wird die chemische Zusammensetzung der Reinigungslösung nicht durch Flockungs- oder Fällungsmittel verändert, wodurch es zu keiner Beeinflussung der Qualität der Reinigungslösung kommt. Da alle Verunreinigungen mit dem Konzentrat ausgeschleust werden, und nicht wie in den Verfahren nach AT 503 353 Bl oder EP 2 363 290 Al teilweise mit den Flüssigphasen der nachgeschalteten Prozessschritte zurück in die Anlage geleitet werden, werden keine unerwünschten Stoffe im System angereichert. Ein periodisches Entleeren der kompletten Anlagenfüllung, wie es bei den zuvor genannten Verfahren beispielsweise in jährlichen Intervallen notwendig ist, entfällt daher. Durch den Einsatz der Rotationsfiltration für die Konzentratbehandlung können Feststoffgehalte im Konzentrat erreicht werden, die vergleichbar sind mit den Rückständen aus Zentrifugen oder Vakuumverdampfern, ohne jedoch den erheblichen Nachteil der Rückführung von Verunreinigungen in die Ultrafiltrationsanlage und ohne dem erhöhten Energieaufwand eines thermischen Behandlungsverfahrens.Through the invented process, more than 99% of the spent cleaning solution can be recovered in total. At the same time, the chemical composition of the cleaning solution is not changed by flocculants or precipitants, which does not affect the quality of the cleaning solution. Since all impurities are discharged with the concentrate, and not as in the processes according to AT 503 353 Bl or EP 2 363 290 Al partially with the liquid phases of the downstream process steps are fed back into the system, no undesirable substances are enriched in the system. A periodic emptying of the complete system filling, as it is necessary in the above-mentioned methods, for example, in annual intervals, is therefore eliminated. Through the use of rotary filtration for the concentrate treatment, solid contents in the concentrate can be achieved which are comparable with the residues from centrifuges or vacuum evaporators, without, however, the considerable disadvantage of returning contaminants to the ultrafiltration plant and without the increased energy consumption of a thermal treatment process.
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