DE102011121519A1

DE102011121519A1 - Separating water from foam extinguishing agent, comprises guiding foam extinguishing agent into a filter plant under pressure, where filter of filter plant is permeable for water molecules and is not permeable for larger molecules

Info

Publication number: DE102011121519A1
Application number: DE201110121519
Authority: DE
Inventors: Fritz Emde
Original assignee: FRITZ EMDE FABRIKATION VON MASCHINEN und VAKUUMANLAGEN; Fritz Emde Fabrikation von Maschinen- und Vakuumanlagen
Current assignee: FRITZ EMDE FABRIKATION VON MASCHINEN und VAKUUMANLAGEN; Fritz Emde Fabrikation von Maschinen- und Vakuumanlagen
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2013-06-20

Abstract

Separating water from foam extinguishing agent, comprises guiding the foam extinguishing agent into a filter plant (10) under pressure, where the filter of the filter plant is formed such that the filter is permeable for water molecules and is not permeable for larger molecules. An independent claim is also included for a plant for separating water from foam extinguishing agent, comprising the filter plant, which is upstream of a pumping device (4) connected with a buffer container (1) for foam extinguishing agent.

Description

Die Erfindung betrifft sowohl ein Verfahren als auch eine Anlage zur Abtrennung von Wasser aus einem Schaumlöschmittel.The invention relates to both a method and a system for the separation of water from a foam extinguishing agent.

Schaumlöschmittel finden sich sowohl in Handfeuerlöschern als auch bevorratet in großen Tanks, die mehrere Kubikmeter umfassen auf Geländen von Firmen, bei denen eine erhöhte Brandgefahr besteht. Die Tanks können hierbei Teil einer stationären oder mobilen Löschanlage sein. Auch Feuerwehr- und Speziallöschfahrzeuge können Tanks zur Aufnahme von Schaumlöschmittel aufweisen. Schaumlöschmittel werden als Konzentrat oder in mit Wasser verdünnter Form bevorratet. In handelsüblichen Handfeuerlöschern ist das Löschmittel verdünnt enthalten, Bei der Bevorratung in Tanks ist bekannt, dass Schaumlöschmittel sowohl als Konzentrat als auch in verdünnter Form vorzuhalten sind.Foam extinguishers are found both in portable fire extinguishers and stored in large tanks that cover several cubic meters on premises of companies in which there is an increased risk of fire. The tanks can be part of a stationary or mobile extinguishing system. Also firefighters and special fire engines may have tanks for receiving foam extinguishing agent. Foam extinguishing agents are stored as a concentrate or diluted in water. In commercial handheld fire extinguishers, the extinguishing agent is diluted, When storing in tanks is known that foam extinguishing agents are to be kept both as a concentrate and in diluted form.

Es kann zwischen folgenden Schaumlöschmitteltypen unterschieden werden:

a) Proteinschäume
b) Fluorproteinschäume
c) wasserfilmbildende Proteinschäume
d) Mehrbereichsschaummittel
e) wasserfilmbildende Schaummittel
f) alkoholbeständige Schaummittel

It can be distinguished between the following types of foam extinguishers:

a) protein foams
b) fluorine protein foams
c) water film-forming protein foams
d) multigrade foam
e) water-film-forming foaming agents
f) alcohol-resistant foaming agents

Allen diesen Schaumlöschmitteltypen ist gemein, dass sie aus unterschiedlichen Schaumbildnern, Stabilisatoren, Frostschutzmitteln, Lösungsvermittlern und Konservierungsmitteln bestehen. Der Anteil an Schaumbildnern liegt bei rund 30 Vol.%, der Anteil an Stabilisatoren bei etwa 5 Vol.%, der von Frostschutzmittel und Lösungsvermittler bei etwa 45 Vol.%, Konservierungsmittel sind mit einem Anteil von unter 0,2 Vol.% nur in geringem Maße vertreten. Etwa 20 Vol.% sind Wasser. Ein solches Konzentrat an Schaummittel wird beispielsweise in einem Handfeuerlöscher im Verhältnis von bis zu 1:100 verdünnt. D. h., der Wasseranteil beträgt nahezu 99%. Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass in Tanks vorgehaltenes Schaumlöschmittel als Konzentrat oder in verdünnter Form vorgehalten wird. Üblicherweise wird es erst bei Gebrauch mit Wasser verdünnt, da andernfalls die Bevorratungskosten zu hoch sind. In bereits verdünnter Form liegt das Schaumlöschmittel im Verhältnis mit Wasser von 1:100 bis etwa 1:30 vor. Solche verdünnten Schaumlöschmittel werden häufig über die kommunale Kläranlage entsorgt, was dort jedoch zu nicht unerheblichen Problemen führt. Dies deshalb, weil durch die hohe Fracht an organisch gut abbaubaren Bestandteilen und Tensiden dies in den Kläranlagen zu einer deutlichen Sauerstoffzehrung führt. Die Tenside können zudem die Stabilität der Schlammflocke beeinträchtigen. Insofern bleibt bislang nur die Entsorgung über die Sondermüllverbrennungsanlage oder aber die Einlagerung derartiger nicht mehr benötigter Schaumlöschmittel. Allerdings ist leicht vorstellbar, dass die Kapazitäten hierfür nicht unerschöpflich sind. Auch die Verbrennung in der Sondermüllverbrennungsanlage ist mit erheblichen Problemen behaftet, was sich allein daraus ergibt, dass es sich um ein Löschmittel handelt, das verbrannt werden soll. D. h., der Energieeinsatz zur Verbrennung ist erheblich.All these foam extinguisher types have in common that they consist of different foaming agents, stabilizers, antifreeze agents, solubilizers and preservatives. The proportion of foaming agents is about 30 vol.%, The proportion of stabilizers at about 5 vol.%, Of antifreeze and solubilizer at about 45 vol.%, Preservatives are with a share of less than 0.2 vol.% Only in represented to a small extent. About 20 vol.% Are water. Such a concentrate of foaming agent is diluted for example in a hand-held fire extinguisher in the ratio of up to 1: 100. That is, the water content is almost 99%. It has already been pointed out that foam extender stored in tanks is kept in concentrate or in diluted form. Usually it is diluted with water only when used, otherwise the storage costs are too high. In already diluted form, the foam extinguishing agent is in the ratio of water from 1: 100 to about 1:30 before. Such diluted foam extinguishers are often disposed of via the municipal sewage treatment plant, which, however, there leads to significant problems. This is because the high load of readily biodegradable constituents and surfactants leads to a significant oxygen depletion in the sewage treatment plants. The surfactants can also affect the stability of the mud flake. In this respect, so far remains only the disposal of the hazardous waste incineration plant or the storage of such no longer required foam extinguishing agent. However, it is easy to imagine that the capacity for this is not inexhaustible. Also, the incineration in the hazardous waste incineration plant is subject to considerable problems, which results solely from the fact that it is an extinguishing agent to be burned. That is, the energy input for combustion is significant.

Es werden daher seit langem Wege gesucht, wie derartige Schaumlöschmittel umweltfreundlich entsorgt werden können.There are therefore long sought ways how such foam extinguishing agents can be disposed of environmentally friendly.

So ist bereits versucht worden, durch Aussalzung mit Natriumchlorid und Magnesiumchlorid insbesondere eine Abtrennung der Schaumbildner herbeizuführen. Gleiches wurde mit Fällung/Flockung durch Behandlung mit Säure bzw. Lauge und Polymereinsatz versucht. Auch der Einsatz von Entschäumern auf der Basis von Silikonöl brachte schlussendlich keinen Erfolg. Bei der Destillation wurde trotz der Zugabe von Entschäumern eine erhebliche Schaumbildung beobachtet, die auch dieses Verfahren gewerblich nicht anwendbar erscheinen lässt. Auch ein Ausfrieren bei bis zu –21°C brachte nicht die gewünschten Ergebnisse, wobei dieses Verfahren zudem äußerst energieintensiv ist.So it has already been attempted to bring about by salting out with sodium chloride and magnesium chloride, in particular a separation of the foaming agent. The same was tried with precipitation / flocculation by treatment with acid or lye and polymer insert. The use of defoamers based on silicone oil finally brought no success. In the distillation, despite the addition of defoamers, a significant foaming was observed, which also makes this process does not appear industrially applicable. Freezing down to -21 ° C did not produce the desired results, and this process is also extremely energy-intensive.

D. h., dass bislang ein effektives, preiswertes und ökologisches Verfahren zur Trennung des Wasseranteils von den übrigen Bestandteilen des Schaumlöschmittels nicht vorliegt.This means that so far an effective, inexpensive and ecological process for the separation of the water content from the other components of the foam extinguishing agent is not present.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht demzufolge darin, ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem insbesondere wirtschaftlich eine weitgehende Trennung des Wassers von den übrigen Bestandteilen zu bewerkstelligen ist, insbesondere sollen durch das erfindungsgemäße Verfahren die Tenside als Schaumbildner und die Frostschutzmittel von dem Wasseranteil getrennt werden.The object underlying the invention is therefore to provide a method with which, in particular economically far-reaching separation of the water from the other components to accomplish, in particular to be separated by the inventive method, the surfactants as foaming agent and the antifreeze of the water content.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Schaumlöschmittel in eine Filteranlage geleitet wird, wobei der Filter der Filteranlage derart ausgebildet ist, dass der Filter für Wassermoleküle durchlässig ist, nicht jedoch für größere Moleküle. Insbesondere bei der Verwendung von Membranfiltern ist die Größe der Poren in der Membran so zu wählen, dass diese gerade für Wassermoleküle noch durchlässig ist, für größere Moleküle und Ionen jedoch undurchlässig. So sind Wassermoleküle im Vergleich zu organischen Tensidmolekülen weitaus kleiner und können durch entsprechende Wahl der Membran aus einem solchen Tensidgemisch abgefiltert werden. Eine solche Filteranlage wird vorteilhaft im sogenannten Cross-Flow-Betrieb gefahren, d. h. der Flüssigkeitsstrom wird entlang einer für die Wassermoleküle durchlässigen (semipermeablen) Membran geführt. Durch diese Membran tritt das Wasser radial nach außen heraus und wird abgeführt. Der Vorteil eines solchen Verfahrens besteht darin, dass im Gegensatz zur sogenannten statischen Filtration dies nicht zu einem raschen Verblocken der Filteroberfläche führt, sondern zur Erzeugung eines Konzentrates, welches nur noch einen geringen Anteil von Wasser aufweist. D. h., dass auch nur noch dieses Filtrat als Konzentrat der Entsorgung zugeführt werden muss.To achieve the object, the invention proposes that the foam extinguishing agent is passed into a filter system, wherein the filter of the filter system is designed such that the filter is permeable to water molecules, but not for larger molecules. In particular, when using membrane filters, the size of the pores in the membrane should be chosen so that it is still permeable to water molecules, but impermeable to larger molecules and ions. Thus, water molecules are much smaller in comparison to organic surfactant molecules and can be filtered off by appropriate choice of the membrane from such a surfactant mixture. Such a filter system is advantageously driven in so-called cross-flow operation, d. H. the liquid flow is guided along a permeable (semipermeable) membrane for the water molecules. Through this membrane, the water comes out radially outward and is discharged. The advantage of such a method is that, in contrast to the so-called static filtration, this does not lead to a rapid blocking of the filter surface, but to the production of a concentrate which has only a small proportion of water. This means that even only this filtrate as a concentrate for disposal must be supplied.

Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn das Filtrat aus der Filteranlage der Filteranlage erneut zugeführt wird. D. h. eine solche Kreisführung bewirkt eine weitergehende Aufkonzentration des schlussendlich austretenden Konzentrats. Hierbei ist insbesondere auch vorgesehen, dass das Filtrat aus der Filteranlage entsprechend der abfiltrierten Wassermenge mit frischem Schaumlöschmittel ergänzt wird. insofern wird nicht nur ein kontinuierlicher Verfahrensablauf gewährleistet, vielmehr wird der Wasseranteil in dem Filtrat auf ein absolutes Minimum reduziert. Allerdings ist mit zunehmender Aufkonzentration des der Filteranlage zugeführten Gemisches aus Schaumlöschmittel und Filtrat der Druck, mit welchem das Gemisch in die Filteranlage geleitet wird, entsprechend zu erhöhen. Insofern werden Drücke von bis zu 30 bar erreicht, mit denen das Gemisch aus Schaumlöschmittel und Filtrat durch die Membran der Filter der Filteranlage gedrückt wird.It has proven to be particularly advantageous if the filtrate from the filter system of the filter system is supplied again. Ie. such a circuit guide causes a further concentration of the finally exiting concentrate. In this case, it is also provided in particular that the filtrate from the filter system is supplemented with fresh foam extinguishing agent in accordance with the amount of filtered-off water. insofar as not only a continuous process is ensured, but the water content in the filtrate is reduced to an absolute minimum. However, with increasing concentration of the filter system supplied mixture of foam extinguisher and filtrate, the pressure at which the mixture is passed into the filter system to increase accordingly. In this respect, pressures of up to 30 bar are achieved with which the mixture of foam extinguishing agent and filtrate is forced through the membrane of the filters of the filter system.

Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls eine Anlage zur Abtrennung von Wasser aus einem Schaumlöschmittel, wobei die Anlage eine Filteranlage umfasst, wobei der Filteranlage eine Pumpeinrichtung vorgeschaltet ist, wobei die Pumpeinrichtung mit einem Pufferbehälter für das Schaumlöschmittel in Verbindung steht. Die Pumpeinrichtung selbst umfasst mindestens eine Pumpe, vorzugsweise jedoch zwei in Reihe geschaltete Pumpen, um die erforderlichen Drücke aufbringen zu können. Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn als Pumpe eine Zahnradpumpe zum Einsatz gelangt, da diese im Wesentlichen ohne Druckstöße arbeitet, was die Membran der Filter der Filteranlage schont. Die Filteranlage selbst umfasst vorteilhaft mehrere hintereinandergeschaltete Filter, um den Durchsatz zu erhöhen. Des Weiteren ist vorteilhaft zwischen Pufferbehälter und Filteranlage ein Filter angeordnet, der der Filtration von groben Schmutzteilchen dient.The invention also relates to a system for separating water from a foam extinguishing agent, wherein the system comprises a filter system, wherein the filter system is preceded by a pumping device, wherein the pumping device is in communication with a buffer container for the foam extinguishing agent. The pumping device itself comprises at least one pump, but preferably two pumps connected in series in order to be able to apply the required pressures. It has proven to be particularly advantageous when a gear pump is used as the pump, since it operates essentially without pressure surges, which protects the membrane of the filter system filter. The filter system itself advantageously comprises a plurality of cascaded filters in order to increase the throughput. Furthermore, a filter is advantageously arranged between the buffer tank and the filter system, which filter serves for the filtration of coarse dirt particles.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielhaft näher erläutert:With reference to the drawings, the invention is explained in more detail below by way of example:

1 zeigt schematisch die Anlage zur Abtrennung von Wasser aus einem Schaumlöschmittel; 1 shows schematically the plant for the separation of water from a foam extinguishing agent;

2 zeigt schematisch die Funktionsweise einer Filtermembran bei einer Cross-Flow-Filtration. 2 schematically shows the operation of a filter membrane in a cross-flow filtration.

Gemäß 1 zeigt die Anlage einen Puffer- oder Vorlagebehälter 1. In dem Puffer- oder Vorlagebehälter befindet sich das aufzubereitende Schaumlöschmittel. Von dem Pufferbehälter 1 wird das Schaumlöschmittel von einer Pumpe 2 einem Siebfilter 3 zugeführt, von wo aus es zu einer Pumpeinrichtung 4 gelangt. In dem Siebfilter werden Schmutzpartikel abgefiltert. Die Pumpeinrichtung 4 umfasst im vorliegenden Fall zwei in Reihe geschaltete Zahnradpumpen; der Pumpeneinrichtung nachgeordnet ist die Filteranlage 10. Die Filteranlage 10 umfasst im vorliegenden Fall drei Membranfilter 11, 12 und 13, wobei aus der Filteranlage 10, d. h. aus jedem Membranfilter Wasser abgetrennt über die Leitung 20 dem Abwasserkanal 25 zugeführt wird. Aus der Filteranlage 10 heraus geht eine weitere Leitung 30, die der Abführung des Filtrates dient. Das Filtrat wird entweder über die Leitung 35 wieder der Pumpeinrichtung 4 zugeführt oder aber es wird, sofern es den gewünschten Aufkonzentrationsgrad erreicht hat, entsorgt.According to 1 the system shows a buffer or storage tank 1 , In the buffer or storage tank is to be prepared foam extinguishing agent. From the buffer tank 1 is the foam extinguishing agent from a pump 2 a sieve filter 3 fed from where it to a pumping device 4 arrives. In the sieve filter dirt particles are filtered off. The pumping device 4 in the present case comprises two gear pumps in series; downstream of the pump device is the filter system 10 , The filter system 10 in the present case comprises three membrane filters 11 . 12 and 13 , where from the filter system 10 ie separated from each membrane filter water over the line 20 the sewer 25 is supplied. From the filter system 10 out goes another line 30 , which serves the removal of the filtrate. The filtrate is either over the line 35 again the pumping device 4 supplied or it is, provided that it has reached the desired degree of concentration disposed of.

Nach längerem Betrieb der Anlage kann es erforderlich sein, die Anlage zu spülen. Insofern ist vorgesehen, dass das durch die Leitung 20 abgeführte Wasser durch eine Rückspülleitung 40 wieder dem Puffer- oder Vorlagebehälter 1 zugeführt wird, um von dort aus die Anlage komplett zu spülen. Denkbar ist allerdings auch ein Rückspülen der Membranfilter 11, 12 und 13 der Filteranlage 10, die hintereinander geschaltet sind, und zwar durch die Leitung 20.After prolonged operation of the system, it may be necessary to flush the system. Insofar it is provided that by the line 20 discharged water through a backwash line 40 again the buffer or storage tank 1 is fed to completely flush the system from there. However, it is also conceivable backwashing the membrane filter 11 . 12 and 13 the filter system 10 , which are connected in series, through the line 20 ,

Aus 2 wird die Funktionsweise der Membranfilter erkennbar, wobei die einzelnen Tenside und Frostschutzmittel bzw. Wassermoleküle entsprechend dargestellt sind. Die Wassermoleküle treten radial aus der Membran aus, wohingegen die anderen, größeren Moleküle und Ionen durch die Membran hindurch gefördert werden.Out 2 the operation of the membrane filter can be seen, the individual surfactants and antifreeze or water molecules are shown accordingly. The water molecules exit radially from the membrane, whereas the other, larger molecules and ions are transported through the membrane.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Pufferbehälterbuffer tank
22: Pumpepump
33: Siebfilterstrainer
44: Pumpeinrichtungpumping device
1010: Filteranlagefilter system
1111: Membranfiltermembrane filter
1212: Membranfiltermembrane filter
1313: Membranfiltermembrane filter
2020: Leitungmanagement
2525: Abwasserkanalsewer
3030: Leitungmanagement
3535: Leitungmanagement
4040: Rückspülleitungbackwash

Claims

Process for separating water from a foam extinguishing agent characterized in that the foam extinguishing agent under pressure in a filter system ( 10 ), whereby the filter of the filter system ( 10 ) is designed so that the filter for water molecules is permeable, but not for larger molecules.

A method according to claim 1, characterized in that the filter as a membrane filter ( 11 . 12 . 13 ) is trained.

Method according to claim 1, characterized in that the filter system ( 10 ) is operated in cross-flow mode.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the from the filter system ( 10 ) exiting filtrate of the filter system ( 10 ) is fed again.

A method according to claim 4, characterized in that the filtrate from the filter system ( 10 ) is supplemented according to the filtered amount of water with foam extinguishing agent.

A method according to claim 4 or 5, characterized in that with increasing concentration of the filter system ( 10 ) supplied mixture of foam extinguishing agent and filtrate the pressure with which the mixture in the filter system ( 10 ), is increased accordingly.

Plant for the separation of water from a foam extinguishing agent comprising a filter system ( 10 ), the filter system ( 10 ) a pumping device ( 4 ) is connected upstream, wherein the pumping device ( 4 ) with a buffer container ( 1 ) for foam extinguishing agent.

Plant according to claim 7, characterized in that between buffer container ( 1 ) and filter system ( 10 ) a filter ( 3 ) is arranged.

Plant according to claim 7 or 8, characterized in that the pumping device ( 4 ) at least one pump ( 2 ), preferably two pumps connected in series ( 2 ) having.

Installation according to one of the preceding claims 7 to 9, characterized in that the filter system ( 10 ) at least one, preferably a plurality of membrane filters connected in series ( 11 . 12 . 13 ) having.

Installation according to one of the preceding claims 7 to 10, characterized in that the from the filter system ( 10 ) exiting filtrate of the pumping device ( 4 ) is supplied.

Installation according to one of the preceding claims 7 to 11, characterized in that the at least one pump ( 2 ) of the pumping device ( 4 ) is designed as a gear pump.