DE102007042520A1

DE102007042520A1 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Aufbereitung belasteter Fluide

Info

Publication number: DE102007042520A1
Application number: DE102007042520A
Authority: DE
Inventors: Frank Scharrenbach; Helmut Dr. Winkler; Reimar Dipl.-Ing. Enghardt
Original assignee: NEW ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY G; NEW ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY GmbH
Current assignee: NEW ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY G; NEW ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY GmbH
Priority date: 2007-09-07
Filing date: 2007-09-07
Publication date: 2009-03-12
Also published as: ATE503216T1; ZA201002382B; WO2009033575A2; RU2010112652A; EP2185989B1; RU2454698C2; DE502008002960D1; EP2185989A2; KR20100072012A; WO2009033575A3; KR101452552B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung 100 zur Messung, Steuerung und Regulierung der optimalen Dosiermenge von in kontinuierlich strömende, zu behandelnde Fluide 102 einzubringende Aufbereitungschemikalien 114, insbesondere zur Aufbereitung von öl-, tensid-, farb-, lack- und schwermetallhaltigen Prozess- und Abwässern, Emulsionen und wässrigen Dispersionen. Bei dem Verfahren wird auf der Grundlage einer automatisch ermittelten optimalen Start-Dosierung eine kontinuierliche Abwasserbehandlung (Emulsionsspaltung, Koagulation) mit organischen Spaltmitteln und deren Formulierungen (Aufbereitungschemikalien 114) ermöglicht, die eine bestimmte Eigenschaft des zu behandelnden Fluids 102, z. B. die Trübung, durch einen automatischen Mess-, Steuerungs- und Regelungsvorgang optimal verändert.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung, Steuerung und Regulierung der optimalen Dosiermenge von in kontinuierlich strömende, zu behandelnde Fluide einzubringende Aufbereitungschemikalien, insbesondere zur Aufbereitung von öl-, tensid-, lack-, farb- und schwermetallhaltigen Prozess- und Abwässern, Emulsionen und wässrigen Dispersionen.
Stand der Technik
Beispielsweise in der Metallbearbeitung werden vielfach wasserlösliche, ölhaltige Kühlschmierstoffe (KSS) eingesetzt. Sie bewirken in der Fertigungstechnik beim Trennen und Umformen von Werkstücken auf Werkzeugmaschinen eine Wärmeabfuhr und Verminderung der Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück durch Schmierung. Zusätzlich können sie bei einigen Zerspanungsprozessen beispielsweise auch zur Entfernung der Späne durch Abspülen aus dem Arbeitsumfeld verwendet werden. Die Abwasserbehandlung der verbrauchten Kühlschmierstoffe erfolgt dabei durch das Einbringen von Aufbereitungschemikalien in das zu behan delnde Fluid. Besondere praktische Bedeutung hat die Aufbereitung von öl-, tensid-, lack-, farb- und schwermetallhaltigen Prozesswässern, Emulsionen und wässrigen Dispersionen.
Bis Ende der 80er Jahre des 20. Jahrhunderts wurden die verbrauchten Kühlschmierstoffe unter Einsatz von anorganischen Säuren/Salzen unter Bildung großer Mengen an ölhaltigen anorganischen Schlämmen entsorgt. Zusätzlich erfolgte u. a. eine Aufsalzung sowie eine starke pH-Wert-Absenkung der Wasserphase mit daraus möglicherweise resultierenden Nachfolgeproblemen.
Zur Verbesserung der Entsorgungsmöglichkeiten gewannen in den 90er Jahren des 20. Jahrhunderts in immer größerem Maße sogenannte organische Spaltmittel auf Polyaminbasis (z. B. von den Herstellern Bayer, Henkel, Hoechst) an Bedeutung für die Spaltung verbrauchter Emulsionen.
Die Einsatzmenge dieser organischen Spaltmittel musste in aufwendigen Laborversuchen ermittelt werden. Erst dann konnte chargenweise (batchweise) in einem Tank die Emulsionsspaltung durchgeführt werden. Somit waren die Einsatzmöglichkeiten für diese Spaltmittel auf Großverbraucher, wie z. B. Automobilwerke, Getriebebauer, Entsorger etc. beschränkt. Die entsprechende Verfahrenstechnik für diese Art der Spaltung war ein chargenweises Abarbeiten anfallender Alt-Emulsionsmengen.
Für Klein-Verbraucher etablierte sich, als vermeintlich automatische Verfahrenstechnik, die Ultrafiltration. Bei dieser Technologie hat der Anwender aber den Nachteil, dass die zu entsorgende Restmenge wesentlich wasserreicher ist und damit teilweise um bis zu 100% mehr Entsorgungsmenge anfällt, als bei einer organischen Spaltung. Unabhängig davon, dass Ultrafiltrationsanlagen mit vergleichsweise hohen Investitionskosten verbun den sind, sind die Anlagen störanfällig gegen Membranen schädigende Chemikalien. Die periodisch notwendigen Reinigungen der Membranen führen zusätzlich zu einem sekundären Abfallproblem der eingesetzten Reinigungsprodukte.
Die organische Spaltung von verbrauchten Kühlschmierstoff-Emulsionen und ölhaltigen Abwässern mittels kationischer Spaltmittel wird bisher in aller Regel im Batch-Verfahren durchgeführt. Hauptgrund hierfür ist die notwendige exakte Dosierung des Spaltmittels, um eine Verschlechterung des Ergebnisses durch Überdosierung zu verhindern. Die Bestimmung der Spaltmittelmenge erfolgt dazu in einem vorab durchzuführenden Becherglasversuch. Die bisherigen technischen Verfahren zur Bestimmung der Dosiermengen sind zumeist zu langsam, zu träge und teuer, um als Grundlage für einen kontinuierlichen, automatischen Prozess zu dienen.
Seit Anbeginn der organischen Spaltung mangelte es nicht an Überlegungen und Versuchen, geeignete Mess- und Regelverfahren zu finden, die es ermöglichen, die aufwändigen Labortests zu ersetzen und gleichzeitig die Voraussetzungen für eine kontinuierliche Prozessführung zu schaffen.
Aufgabe
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, welche eine kontinuierliche Aufbereitung belasteter Fluide mittels organischen und/oder anorganischen Spaltmitteln sowie deren Formulierungen (Aufbereitungschemikalien) ermöglicht.
Lösung
Die Aufgabe wird durch die Erfindungen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht. Die Erfindung umfasst auch alle sinnvollen und insbesondere alle erwähnten Kombinationen von unabhängigen und/oder abhängigen Ansprüchen.
Im Folgenden werden einzelne Verfahrensschritte näher beschrieben. Die Schritte müssen nicht notwendigerweise in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden, und das zu schildernde Verfahren kann auch weitere, nicht genannte Schritte aufweisen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Messung, Steuerung und Regulierung der optimalen Dosiermenge von in kontinuierlich strömende, zu behandelnde Fluide einzubringenden Aufbereitungschemikalien z. B. organische Emulsionsspalter, wie u. a. kationische Polymere oder mehrwertige Metallsalz-Verbindungen, insbesondere zur Aufbereitung von öl-, tensid-, lack-, farb- und schwermetallhaltigen Prozess- und Abwässern, Emulsionen und wässrigen Dispersionen wird in einem ersten Schritt eine maximale bzw. minimale absolute Dosiermenge an einzubringenden Aufbereitungschemikalien, die nicht über- bzw. unterschritten werden darf, vorgegeben. Die minimale und maximale Dosiermenge wird im Rahmen eines vorhergehenden Screenings an unterschiedlichen Abwasserproben bestimmt.
In einem zweiten Schritt wird vor Beginn der Messung, Steuerung und Regulierung ein Dosier-Scan durchgeführt, bei dem eine voreingestellte Dosiermenge (Dosierrange) geprüft, und die Dosier menge als optimale Startdosierung verwendet wird, die eine bestimmte Eigenschaft des zu behandelnden Fluids verändert.
Die Auswahl eines geeigneten Spaltmittels und dessen Quantifizierung erfolgt in der Regel einmalig über einen vergleichenden Becherglasversuch. Hierzu können verschiedene Prüfmethoden für die Primärspaltung herangezogen werden, die dem Fachmann bekannt sind. Bei gravierenden Änderungen der Abwasserzusammensetzung sollte diese Prüfung wiederholt werden.
Der Dosier-Scan beinhaltet die Prüfung, bei welcher voreingestellten Dosiermenge der einzubringenden Aufbereitungschemikalien ein relativ günstigster Wert der bestimmten Eigenschaft des zu behandelnden Fluids erreicht wird. Die optimale Startdosierung wird dabei durch das Erreichen eines relativen Minimums der Verlaufskurve der bestimmten Eigenschaft des Fluids in Abhängigkeit von der Menge der einzubringenden Aufbereitungschemikalien definiert. Dabei wird die Menge der einzubringenden Aufbereitungschemikalien durch maximale bzw. minimale absolute Dosiermengen begrenzt. Bei Erreichen des relativen Minimums der Verlaufskurve der bestimmten Eigenschaft gilt die dabei einzubringende Menge der Aufbereitungschemikalien als optimaler Wert (Startdosierung).
Eine schematische Darstellung der Ermittlung der Startdosierung der einzubringenden Menge der Aufbereitungschemikalien zeigt die Grafik in 3.
Der an dem relativen Minimum der Verlaufskurve der bestimmten Eigenschaft des Fluids gemessene Wert gilt als erster Referenzwert für den automatischen Regelungsvorgang. Zu Beginn der automatischen kontinuierlichen Aufbereitung und/oder Spaltung (Automatik-Modus) wird der ermittelte optimale Wert für die Anfangsdosierung von der Steuerung übernommen.
Dabei wird die bestimmte Eigenschaft des zu behandelnden Fluids mittels einer Messtechnik, wie z. B. eines Sensors für eine Extinktions-, Streulicht oder Trübungsmessung, ermittelt. Außerdem wird in diesem zweiten Schritt die bestimmte Eigenschaft des kontinuierlich strömenden, zu behandelnden Fluids mittels der Messtechnik kontinuierlich, vorzugsweise kontinuierlich und automatisch, überwacht.
Auf der Grundlage der kontinuierlichen (sowie ggf. automatischen) Überwachung der bestimmten Eigenschaft des zu behandelnden Fluids mittels der Messtechnik wird die einzubringende Dosiermenge der Aufbereitungschemikalien kontinuierlich und automatisch gemessen, gesteuert und geregelt.
Wird eine Änderung der überwachten Eigenschaft des zu behandelnden Fluids detektiert, dann wird die einzubringende Dosiermenge der Aufbereitungschemikalien verändert, vorzugsweise erniedrigt. Die Änderung der Dosiermenge wird so lange vorgenommen, bis die bestimmte Eigenschaft des zu behandelnden Fluids optimiert wurde. Dieser optimierte Wert gilt als neuer Referenzwert für den Regelungsvorgang.
Wird im weiteren Verfahrensverlauf eine erneute Änderung der überwachten Eigenschaft des zu behandelnden Fluids detektiert, so wird der vorher beschriebene Schritt jeweils wiederholt, bis die bestimmte Eigenschaft des zu behandelnden Fluids wiederum optimiert wurde.
Die optimale Dosiermenge (Startdosierung) kann sowohl manuell als auch automatisch ermittelt werden.
Die Anwendung neuer Prozessor-Generationen in Verbindung mit leistungsfähigen Sensorsystemen und modernen Algorithmen der Messwerterfassung und -verarbeitung gewährleistet die erfindungsgemäße Realisierung einer kontinuierlichen und automatischen Aufbereitung, insbesondere organischen Spaltung.
Auch die Anwendung auf den jeweiligen Abwassertyp angepasster Spaltmittel, z. B. organischer Emulsionsspalter, wie u. a. kationischer Polymere oder mehrwertiger Metallsalz-Verbindungen, ermöglicht die Realisierung eines kontinuierlichen, automatischen Verfahrens für beinah jeden Volumenstrom.
Von Vorteil ist ferner die Möglichkeit, durch die kontinuierliche Messung des Aufbereitungserfolges (z. B. Spalterfolges) den Verbrauch von einzusetzendem Aufbereitungschemikalien (z. B. Spaltmittel) zu optimieren. Eine derartige Optimierung ist deshalb von besonderem Vorteil, da in den meisten betrieblichen Gegebenheiten Art und Konzentration von Abfallemulsionen gewissen Schwankungen unterliegen. Bisher bekannte Verfahrenstechniken arbeiten meist mit Überschuss- oder Unterdosierung der eingesetzten Chemikalien.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung handelt es sich bei der bestimmten Eigenschaft des zu behandelnden Fluids um den Wert für die Abschwächung einer Strahlung, vorzugsweise von Licht, in dem zu behandelnden Fluid.
Die Abschwächung der Strahlung wird dabei vorteilhafterweise mittels Extinktionsmessung bestimmt. Die Extinktion oder optische Dichte eines Mediums ist ein Maß für die Abschwächung einer Strahlung (zum Beispiel Licht) in einem Medium.
Mit einer einfallenden Strahlung I₀ und einer austretenden Strahlung I (nach dem Durchqueren des Mediums) beschreibt die Extinktion E als logarithmische Größe die Transmission τ bei einer bestimmtem Wellenlänge λ:
Der Anteil der durchgelassenen Strahlung (Verhältnis von austretender Strahlung zu einfallender Strahlung) wird als Transmissionsgrad bezeichnet. Die Extinktion ist somit der negative dekadische Logarithmus des Transmissionsgrades. Die Abschwächung wird allgemein durch solche Faktoren bestimmt, wie Absorption, Streuung, Beugung und Reflexion der Strahlung und ist abhängig von der Wellenlänge. Durch Messen der Extinktion bei bestimmten Lichtwellenlängen kann man daher auch den Zustand der Reinheit bzw. Trübung eines Mediums (beispielsweise eines Fluids) bestimmen.
Erfindungsgemäß wird die Abschwächung der Strahlung bei einer spezifischen Wellenlänge in einem Wellenlängenbereich gemessen, wo das Fluid die höchste Extinktionsdifferenz nach Behandlung mittels der Aufbereitungschemikalie aufweist. Dazu werden alternativ oder ergänzend im Eignungsfall aber auch Kontinuum-Strahler (Weißlicht) eingesetzt.
Die Messung der Abschwächung der Strahlung erfolgt mittels eines Sensors, vorzugsweise eines Photo-Sensors, der in o. g. Wellenlängenbereichen arbeitet.
Hierbei wird eine Messung der Extinktion (optischen Dichte bzw. Trübung) des Fluids ausgeführt. Im Ergebnis dieser Messung er folgt eine automatische Regelung der einzubringenden Dosiermenge der Aufbereitungschemikalien. Diese Regelung basiert auf dem Abgleich zwischen einem aktuellen Referenz- und Istwert, beispielsweise der Extinktion eines in einer Kläranlage aufbereiteten Abwasserstromes. Es wird nicht eine im einzelnen interessierende Konzentration o. ä. gemessen, sondern vielmehr beschränkt sich die Messung auf eine spezielle Eigenschaft des Fluids – z. B. die Trübung –, welche Aussagen über die Qualität der Aufbereitung zulässt.
Besonders vorteilhaft ist es, dass die Extinktion des zu behandelnden Fluids kontinuierlich (während des Prozesses) gemessen und erst bei Änderung des ursprünglich gemessenen (optimalen) Wertes, beispielsweise durch Änderung der Zusammensetzung der Abwasserinhaltstoffe und/oder ihrer Konzentration, wird die Dosiermenge geändert, d. h. automatisch nachjustiert.
Vorteilhaft ist für die erfindungsgemäße Realisierung einer kontinuierlichen und automatischen Aufbereitung (bspw. organische Spaltung) die Anwendung neuer Prozessor-Generationen in Verbindung mit leistungsfähigen Sensorsystemen und modernen Algorithmen. Die Entwicklung eines sensiblen und schnellen Algorithmus zur Messwerterfassung- und Verarbeitung bzw. zur Auswertung von Messwerten bei Trübungsmessungen ermöglicht in Verbindung mit einer variablen Sensorgeometrie, dass sowohl "schnelle" wie auch "langsame" Spaltreaktionen in der gleichen Anlagentechnik realisiert werden können. Prozesse mit unterschiedlicher Reaktionszeit der Aufbereitungschemikalien lassen sich bspw. durch die Adaption der Verweilzeit in einem Schlauchreaktor optimieren. Die individuelle optische Dichte des zu behandelnden Fluids wird durch Justierung der Lichtstrecke (Sensorgeometrie) ausgeglichen. Mittels dieser beiden Stellgrößen kann das Verfahren an die unterschiedlichen Abwas serzusammensetzungen angepasst werden. Die Sensorgeometrie wird hierbei durch den Abstand zwischen dem Sensor und der Lichtquelle bestimmt.
Von Vorteil ist auch, dass das zu behandelnde Fluid mittels einer Umschaltvorrichtung zu einer nochmaligen Behandlung zurückgeführt werden kann. Dadurch kann im Ergebnis der Reinheitsgrad des behandelten Fluids verbessert werden.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Die Vorrichtung weist mindestens auf:

a) eine Messeinrichtung mit Mitteln zur Bewertung der bestimmten Eigenschaft des zu behandelnden Fluids;
b) eine Steuereinrichtung mit Mitteln zur Optimierung der einzubringenden Dosiermenge.

In einer vorteilhaften Ausführung weist die Vorrichtung Mittel für eine Fernwartung und -steuerung auf, beispielsweise ein GSM-Modul (Global System for Mobile Communications) und/oder eine TCP/IP-Verbindung (Internet).
Der in der erfindungsgemäßen Vorrichtung integrierte Verbund "Messung" und "Auswertung mit Rückkopplung" zur Dosierautomation ergibt jetzt vorteilhafterweise die Möglichkeit, eine Aufbereitung (z. B. Spaltung) von emulsions- und dispersionsartigen Abfallflüssigkeiten nicht nur kontinuierlich aufzubereiten (z. B. spalten), sondern auch gleichzeitig bei optimaler Reaktionsmittelzugabe sich selbst zu steuern. Die Integration eines GSM-Moduls ermöglicht darüber hinaus Fernabfragen und Fernsteuerung des Aufbereitungsprozesses Vorteilhaft ist auch, dass die Messung zur Bewertung der bestimmten Eigenschaft des zu behandelnden Fluids im Bypass und/oder direkt im Abwasserstrom erfolgen kann. Der Bypass ist dabei eine Abzweigung des Abwasserstromes, die über die Messeinrichtung führt. Bei der Messung zur Bewertung der bestimmten Eigenschaft des zu behandelnden Fluids direkt im Abwasserstrom sollte die Durchflussmenge jedoch 20m³/Std. nicht überschreiten.
Durch eine modulare Bauweise des Systems können Anlagen für fast jeden Volumenstrom realisiert werden. Sowohl übliche Membrandosierpumpen wie auch frequenzgesteuerte Pumpensysteme können eingebunden werden. Das Sensorsystem wie auch das Überwachungsprogramm können individuell an den Abwasserprozess angepasst werden, um ein optimales Behandlungsergebnis zu erzielen.
Von Vorteil ist auch die Möglichkeit, dass die Erfindung eine äußerst kompakte Gestaltung der erforderlichen Anlagentechnik ermöglicht, die weitgehend wartungsfrei ist und nur noch einen Bruchteil der Aufstellungsflache erfordert, die für konventionelle Chargen-Spaltanlagen notwendig ist.
Auch kann je nach Kundenwunsch und -bedarf das Steuerungssystem zur Realisierung spezifischer Anlagenkonzepte bis zur kompletten Anlage als "plug and play"-Lösung geliefert werden. Ausführungen aller Art von "stand-alone" bis Einbindung in moderne Profi-Bus-Systeme sind möglich.
Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Möglichkeiten, die Aufgabe zu lösen, sind nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt.
So umfassen beispielsweise Bereichsangaben stets alle – nicht genannten – Zwischenwerte und alle denkbaren Teilintervalle.
Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente. Im Einzelnen zeigt:
1 ein Übersichtsschema des erfindungsgemäßen Verfahrens im Bypass des zu behandelnden Abwasserstroms;
2 ein Fluss-Schema des erfindungsgemäßen Verfahrens im direkten Abwasserstrom;
3 schematische Darstellung der Ermittlung der optimalen Dosiermenge.
1 zeigt z. B. die Vorrichtung 100 zur Durchführung des Verfahrens im Bypass des zu behandelnden Abwasserstromes mit dem Abwasserbehälter 101, in welchem das zu behandelnde Fluid 102 gesammelt wird, welches über verschiedene Leitungen 104 zugeführt wird. Über die Rohrleitung 106 wird das Fluid mit Hilfe einer Pumpe 108 zu einem statischen Mischer 110 befördert. Ebenfalls zum statischen Mischer 110 wird über die Rohrleitung 112 das organische Spaltmittel 114 zugeführt. Die Regulierung der von der Pumpe 116 aus dem Tank 118 mit Spaltmittel zugeführten Dosiermenge wird dabei durch die Steuereinheit 120 realisiert. Über die Rohrleitung 121, eine zu 90% geöffnete Reduzierklappe 122 und weiter über die Rohrleitung 124 gelangt das behandelte Fluid zum Spaltbehälter 126, in welchem das gereinigte Wasser 128 und die abgespaltenen Schadstoffe 130 gesammelt werden.
Parallel dazu wird vom statischen Mischer 110 eine anteilige Menge des behandelten Fluids über die Rohrleitung 132 der Steu ereinheit 120 zugeführt. Über ein Eingangsventil 134, einen Grobfilter 136 und ein zweites Ventil 138 gelangt diese Menge des Fluids zu einer Messzelle (justierbarer Sensor) 140, vorzugsweise für eine Trübungsmessung als Schwebekörperdurchflussmesser ausgeführt. Hier erfolgt die Ermittlung und Bewertung der speziellen Eigenschaft des behandelten Fluids, vorteilhafterweise zum Beispiel durch die Ermittlung der Trübung (optischen Dichte) mittels einer Extinktionsmessung.
Mit Hilfe der Steuerung 142 kann über den Steuerungsausgang 144 bei einer Veränderung (Abweichung vom aktuellen Referenzwert) der kontrollierten Eigenschaft des Fluids automatisch eine erforderliche Regelung der Dosiermenge des organischen Spaltmittels realisiert werden. Über das Ausgangsventil 146 der Steuereinheit 120 wird auch die kontrollierte Menge des behandelten Fluids über die Rohrleitungen 148; 124 dem Trennbehälter 126 zugeführt.
In 2 wird der Ablauf des Verfahrens im direkten Abwasserstrom schematisch dargestellt. Vom Abwasserbehälter 101 gelangt das Vorlageabwasser 102 (zu behandelndes Fluid) durch das Ventil 200 über die Rohrleitung 106 zur Feedpumpe 108, die das zu behandelnde Fluid zum statischen Mischer 110 befördert. Der Mischer 110 weist eine der Reaktionszeit angepasste Reaktionstrecke 202 (Mischstrecke) auf, die als Schlauchschleife oder Röhrenflokkulator ausgeführt ist. Ebenfalls zum statischen Mischer 110 wird über die Rohrleitung 112 aus dem Spaltmittel-Behälter 118 das organische Spaltmittel zugeführt. Dabei wird das Spaltmittel in der geforderten Dosiermenge durch die Dosierpumpe 116 zum Mischer 110 befördert. Im Statikmischer 110 wird das organische Spaltmittel mit dem Fluid vermischt.
Bei evtl. Bedarf einer Einstellung des pH-Wertes des Fluids kann aus dem Reservebehälter 204 mit einem pH-Wert-korrigierenden Medium durch die Pumpe 206 dem Fluid ein pH-Wert-korrigierendes Medium zugesetzt werden.
Der Verbrauch an Spaltmittel bzw. der Durchsatz an zu behandelndem Fluid kann jeweils über einen Durchflussmesser, beispielsweise einen kalorimetrischen Durchflussmesser, angezeigt werden.
Hinter dem Mischer 110 wird das behandelte Fluid über die Reaktionsstrecke 202 und weiter durch das Ventil 210 dem Sensor 140 der Steuereinheit zugeführt. Der Sensor 140 ermittelt die aktuellen Werte für die kontrollierte Eigenschaften des Fluids. Die Anpassung der Dosierung erfolgt auf der Grundlage der durch den Sensor 140 der Steuereinheit ermittelten Messwerte. Die Steuerung realisiert dabei automatisch die Regulierung der von der Dosierpumpe 116 aus dem Spaltmittelbehälter 118 zugeführten Dosiermenge.
Beispielsweise kann zur Dosierung vorteilhafterweise eine 3 l/h Excenterschneckenpumpe verwendet werden, die mittels eines Frequenzumformers (FU) bis ca. 87 Hz gesteuert werden kann. Das entspricht einer max. Dosiermenge von Ca. 5 l/m³ bei einem Volumenstrom von 1 m³/h.
Auch die evtl. Zugabe eines pH-Wert-korrigierenden Mediums aus dem Reservebehälter 204 wird automatisch reguliert. Neben dem Sensor 140 gehörten zur Steuereinheit auch die Feedpumpe 108, die Dosierpumpe 116 zur Dosierung von in der Regel 5%-10%-iger Spaltmittellösung sowie die Pumpe 206 zur pH-Wert-Justierung. Die Dosierung des pH-Wert-korrigierenden Mediums in den Abwas serstrom erfolgt i. d. R. über eine Membrandosierpumpe oder über ein pH-gesteuertes Magnetventil.
Zur Entnahme von Proben des Fluids dienen die beiden Probehähne 212 und 214. über die Reduzierklappe 122 mit dem Flowmeter 216 gelangt das behandelte Fluid durch das Ausgangsventil 146 und über den Auslauf 218 in den Trennbehälter oder zur Flotation.
Der Prozess der automatischen, kontinuierlichen, organischen Spaltung von Emulsionen sollte mit einem Durchsatz von max. 1 m³/h erfolgen und der Original-pH-Wert der Emulsion sollte dabei 7–9 betragen.
Die Graphik in 3 zeigt eine Verlaufskurve 300 für die Extinktion des zu behandelnden Fluids in Abhängigkeit von der zugeführten Dosiermenge (waagerechte Achse) des organischen Spaltmittels. Der Wertebereich 302 für die zugeführte Dosiermenge ist durch die minimale bzw. maximale Dosiermenge 310, 312 begrenzt. Die Kurve weist in Ihrem Verlauf ein Minimum 304 auf. Der Kurvenverlauf zeigt, dass sich mit Erhöhung der Dosiermenge die Extinktion (Trübung) des Fluids zunächst bis zu einem Minimum 304 verringert. Bei weiterer Erhöhung der Dosiermenge steigt die Extinktion des Fluids wieder an. Daher wird die Dosiermenge, die eine minimale Extinktion (Trübung) 306 des Fluids bewirkt, als optimale Dosiermenge 308 angenommen. Diese zunächst manuell oder automatisch durch den Dosierscan ermittelte optimale Dosiermenge 308 wird als Startdosierung für den Beginn der automatischen Regelung eingestellt. Der bei dieser optimalen Dosiermenge 308 erreichte Wert der Extinktion des Fluids ist somit auch der Referenzwert für den Beginn der automatischen Regelung der Dosiermenge durch die Steuerung. Im Prozess des automatischen Verfahrensablaufes wird bei einer Änderung der Trübung des Fluids (z. B. bei einer veränderten Zusammen setzung der Reaktionspartner bzw. des zu behandelnden Fluids) automatisch eine neue optimale Dosiermenge 308 und auf dieser Basis ein neuer Referenzwert für die automatische Steuerung ermittelt und die Dosiermenge 308 entsprechend automatisch nachjustiert. Der Wert der Extinktion des behandelten Fluids nach Ablauf des Verfahrens ist auch ein Kriterium für den Erfolg der kontinuierlichen automatischen Emulsionsspaltung.

100: Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
101: Abwasserbehälter
102: zu behandelndes Fluid
104: Zuführungsleitungen
106: Rohrleitung
108: Pumpe
110: statischer Mischer
112: Rohrleitung
114: organisches Spaltmittel
116: Pumpe
118: Spaltmittel-Behälter/Tank
120: Steuereinheit
121: Rohrleitung
122: Reduzierklappe
124: Rohrleitung
126: Trennbehälter
128: gereinigtes Fluid
130: abgespaltene Schadstoffe
132: Rohrleitung
134: Eingangsventil
136: Grobfilter
138: zweites Ventil
140: Messzelle (justierbarer Sensor)
142: Steuerung
144: Steuerungsausgang
146: Ausgangsventil
148: Rohrleitung
200: Ventil
202: Reaktionsstrecke
204: Reservebehälter mit einem pH-Wert-korrigierenden Medium
206: Pumpe
208: Motor
210: Ventil
212: Probehahn
214: Probehahn
216: Flowmeter
218: Auslauf zum Spaltbehälter
300: Verlaufskurve der Extinktion
302: Wertebereich für Dosiermenge
304: Minimum im Kurvenverlauf
306: minimale Extinktion/Referenzwert
308: optimale Dosiermenge

Claims

Verfahren zur Messung, Steuerung und Regulierung der optimalen Dosiermenge von in kontinuierlich strömende, zu behandelnde Fluide einzubringende Aufbereitungschemikalien 114, insbesondere zur Aufbereitung von öl-, tensid-, lack-, farb- und schwermetallhaltigen Prozess- und Abwässern, Emulsionen und wässrigen Dispersionen, bei dem a) eine maximale bzw. minimale absolute Dosiermenge (310; 312) an einzubringenden Aufbereitungschemikalien (114), die nicht über- bzw. unterschritten werden darf, vorgegeben wird, b) vor Beginn der Messung, Steuerung und Regulierung ein Dosier-Scan durchgeführt wird, bei dem ein voreingestellter Dosierbereich geprüft, und die ermittelte Dosiermenge als optimale Startdosierung (308) verwendet wird, die eine bestimmte Eigenschaft des zu behandelnden Fluids (102) verändert, bb) wobei die bestimmte Eigenschaft des zu behandelnden Fluids (102) mittels einer Messtechnik ermittelt wird, c) die bestimmte Eigenschaft des kontinuierlich strömenden, zu behandelnden Fluids (102) mittels der Messtechnik (140) kontinuierlich überwacht wird, d) die einzubringende Dosiermenge der Aufbereitungschemikalien (114) kontinuierlich und automatisch gemessen, gesteuert und geregelt wird, und dd) wobei bei einer Änderung der überwachten Eigenschaft des zu behandelnden Fluids (102) die einzubringende Dosiermenge der Aufbereitungschemikalien (114) verändert, vorzugsweise erhöht wird, bis die bestimmte Eigenschaft des zu behandelnden Fluids optimiert wurde, und e) bei erneuter Änderung der überwachten Eigenschaft des zu behandelnden Fluids (102) der Schritt dd) wiederholt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optimale Startdosierung automatisch ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der bestimmten Eigenschaft des zu behandelnden Fluids (102) um den Wert für die Abschwächung einer Strahlung, vorzugsweise von Licht, in dem zu behandelnden Fluid (102) handelt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschwächung der Strahlung mittels Extinktionsmessung bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschwächung der Strahlung bei einer spezifischen Wellenlänge oder bei Weißlicht gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung mittels eines Sensors, vorzugsweise eines Photo-Sensors, erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu behandelnde Fluid (102) mindestens einer weiteren Behandlung zugeführt wird.
Vorrichtung (100) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) mindestens aufweist: a) eine Messeinrichtung (140) zur Bewertung der bestimmten Eigenschaft des zu behandelnden Fluids (102); b) eine Steuereinrichtung (142) zur Optimierung der einzubringenden Dosiermenge;
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein GSM-Modul und/oder eine TCP/IP-Verbindung zur Fernwartung und -steuerung aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung zur Bewertung der bestimmten Eigenschaft des zu behandelnden Fluids (102) in einem Bypass und/oder direkt im Abwasserstrom erfolgt.