DE2349231A1

DE2349231A1 - Verfahren zum reinigen von kohlenwasserstoffhaltigem waschwasser

Info

Publication number: DE2349231A1
Application number: DE19732349231
Authority: DE
Inventors: Wolf Roland Hartnack
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-10-01
Filing date: 1973-10-01
Publication date: 1975-04-03

Description

dipping. HANS ZAPFE

PATENTINGENIEUR

D 6369 NtEDERDORFELDEN, DEN 28.9.1973 BiRKENWEG 25 BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND TELEFON: BAD VILBEL 73 81

BANKKONTO-NR. IO 000 4154 RAIFFEISENKASSE NIEDERDORFELDEN BANKLEITZAHL 506 096 79

Akte: 112/1

VIoIt Roland Hartnack

7o51 Großheppach

Hauptstraße 49

" Verfahren zum Reinigen von kohlenwasserstoffhaltigem Waschwasser "

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reinigen von kolilenwasserstoffhaltigem Waschwasser unter Verwendung eines mechanischen Ölabscheiders.

Kohlenwasserstoffhaltige Waschwässer fallen im Zuge der fortgeschrittenen und noch weiter fortschreitenden Motorisierung in zunehmenden Maße an. In Garagen, Reparatur·

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Werkstätten, Tankstellen, privaten und öffentlichen Fuhrparks, militärischen Einrichtungen, Flughafen sowie bei Bundesbahn und Bundespost werden in großem Umfange Motorwäschen und Unterwäschen durchgeführt, um die verschmutzten Fahrzeugteile von anhaftenden Ölen und Fetten (Schmierfetten) zu befreien. Diese sogenannten Schmierstoffe sowie die in einigen Fällen aufgrund von Undichtigkeiten austretenden Betriebsstoffe der Motoren setzen sich aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Kohlenwasserstoffen zusammen, weswegen sich die Erfindung ausdrücklich auf sämtliche Verunreinigungen bezieht, die einen oder mehrere der durch den Verwendungszweck definierten Kohlenwasserstoffe enthalten. Die die Fahrzeugteile überziehenden Kohlenwasserstoffe verkrusten im Laufe der Zeit mit Straßenschmutz und Staub zu einem Überzug von beträchtlicher Dicke, der infolge seiner Saugfähigkeit einen hohen Anteil an Kohlenwasserstoff enthält. Es ist bisweilen auch erstaunlich, welche Mengen an Schmierfett nach einem Abschmiervorgang an der Wagenunterseite zurückbleiben bzw. beim Betrieb allmählich austreten. Die betreffenden Verunreinigungen werden bei jedem Fahrzeug in mehr oder weniger regelmäßigen Abständen durch Waschvorgänge wie Motor- und Unterwäschen entfernt.

Die Waschvorgänge werden unter Verwendung reichlicher Mengen von Frischwasser nach vorherigem Einsprühen der zu reinigenden Teile mit einer v/aschaktiven Substanz durchgeführt, die als Emulgator für die betreffenden Kohlenwasserstoffe wirkt. Solche Reinigungsmittel sind auch unter der Bezeichnung "Motor-Reiniger" in einer Vielzahl im Handel erhältlich. Ein bekannter und bewährter Motor-Reiniger besteht beispielsweise aus einer Emulsion aus Leichtbenzin, Wasser und waschaktiven Substanzen (Emulgatoren^ die beispielsweise durch den Zusatz von Kalziumkarbonat leich"tj(alkalisch eingestellt ist. Durch die

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Reinigungsmittel werden die zu entfernenden Kohlenvasserstoffe zusammen mit dem Waschwasser in eine Emulsion verwandelt. Dieser Vorgang ist die Grundvoraussetzung für die Wirksamkeit des Waschprozesses. Die erzeugte Smulsion besitzt eine sehr starke Tendenz, den emulgierten Zustand beizubehalten. Dabei ist von besonderer Bedeutung, daß die meisten Motorreiniger selbst beträchtliche Anteile an Kohlenwasserstoffen enthalten oder vollständig hieraus bestehen. Die Reinigungsmittel müssen in einer Menge eingesetzt werden, daß die in ihnen enthaltenen Kohlenwasserstoffe die Menge der in den Verunreinigungen enthaltenen Kohlenwasserstoffe übersteigst Daraus folgt, daß der Hauptanteil der Kohlenwasserstoffe im Waschwasser erst durch die Reinigungsmittel entstanden ist.

'Es bleibt den weiter oben angegebenen privaten und öffentlichen Einrichtungen nichts anderes übrig, als das Waschwasser der Kanalisation zuzuführen. Hierbei ist jedoch aufgrund gesetzlicher Vorschriften eine Obergrenze zu beachten, die zum gegenwärtigen Zeitpunkt bei 2o mg Kohlenwasserstoffen pro Liter Abwasser liegt. Aufgrund eines in Vorbereitung befindlichen neuen Gesetzes soll dieser Wert auf Io mg Kohlenwasserstoffe pro Liter Abwasser gesenkt werden. Das von einer Motorreinigung stammende Waschwasser enthält jedoch in einigen Fällen zwischen 7oo und 12oo mg Öl pro Liter Wasser, d.h. bis zum Sechzigfachen der gegenwärtig zulässigen Menge.

Um die Abwässersysteme und Kläranlagen vor einer Verseuchung durch Kohlenwasserstoffe zu schützen, sind die oben aufgezählten privaten und öffentlichen Einrichtungen aufgrund gesetzlicher Vorschriften mit sogenannten Ölabscheidern versehen, die jedoch im allgemeinen als mechanische Ölabscheider ausgeführt sind. Derartige Ölabscheider bestehen z.B. aus einem Becken, in welchem

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sich Wasser und Kohlenwasserstoffe aufgrund unterschiedlicher spezifischer Gewichte von einander trennen, so daß die Kohlenwasserstoffe durch Abschöpfen entfernt, werden können. Der Ausdruck Ölabscheider steht hier stellvertretend für sämtliche Abscheider von Kohlenwasserstoffen. Einzelheiten eines solchen Öl&bscheiders sind beispielsweise in dem "Technik-Lexikon?" des Ro-Ro-Ro-Verlages, Band 36 unter dem Stichwort "Ölabscheider für Abwässer" beschrieben. Derartige Ölabscheider sind durchaus geeignet, etwa überlaufendes Altöl von V/asser zu trennen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die unter Verwendung von Reinigungsmitteln bzw. waschaktiven Substanzen hergestellten KolilenwasseTstofi-Smulsionen die bekannten Ölabscheider durchlaufen, ohne daß es zu einer merklichen Abtrennung der Kohlenwasserstoffe kommt. Es wurde zwar schon versucht, ein Brechen der Emulsionen durch hochkomplizierte Ölabscheider mit Lufteinblasung und besonderen Ströraungsverhältnissen sowie langen Verweilzeiten des Waschwassers im Ölabscheider zu erzwingen, jedoch ist hiermit der gesetzlich vorgeschriebene Grenzwert kaum zu erreichen. In Stoßzeiten, z.B. am Samstagvormittag, sind die herkömmlichen, mechanischen ölabscheider aufgrund ihrer Dimensionierung für Durchschnittsbetrieb regelmäßig überfordert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Reinigen von kohlenwasserstoffhaltigem Waschwasser anzugeben, mittels welchem trotz des Vorliegens einer Emulsion in sehr wirksamer Weise eine Abtrennung der Kohlenwasserstoffanteile möglich ist, so daß die gesetzlich vorgeschriebenen Werte eingehalten werden können. Dabei sollen nach Möglichkeit die in den oben angegebenen privaten und öffentlichen Einrichtungen enthaltenen Betriebsmittel einschließlich der Ölabscheider nicht verändert werden.

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Es wurde nun in äußerst überraschender Weise gefunden, daß die gestellte Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst werden kann, daß das kohlenwasserstoffhaltige Waschwasser der Einwirkung eines Demulgators, der aus einem Gemisch aus einem Eisensalz und Stärke besteht, ausgesetzt und nachfolgend einem mechanischen Ölabscheider zugeführt wird.

Die Wechselwirkung zwischen Waschwasser und Deiuulgator kann entweder dadurch erfolgen, daß der Demulgator als Pulver dem Waschwasser zugesetzt und durch eine kräftige Strömung beispielsweise durch Rühren in dem Waschwasser verteilt wird. Es ist aber mit besonderem Vorteil auch möglich, daß das Y/aschwasser dem bereits in einer Vorlagemenge suspendierten Demulgator in freiem Fall zugefühx"t wird, wodurch eine ausreichende Mischwirkung erzielt wird. Der Demulgator kann auch aIs-Preßkörper eingebracht werden, der sich im Wasser auflöst. Es kann beobachtet werden, daß kurze Zeit nach Beginn der Einwirkung des Demulgators sogenannte "Ölaugen" auf der Wasseroberflache entstehen, und daß ein weiterer Teil der Kohlenwasserstoffe durch einen nach unten sinkenden Schleier des in der flüssigkeit suspendierten Stärkepulvers in den Sumpf des Aufnahmebehälters gezogen wird, wo er sich gemeinsam mit dem Pulver als Schlamm ablagert, der periodisch entfernt werden kann. •Die beiden über dem Schlamm stehenden Phasen sind deutlich voneinander getrennt, wobei das Wasser nahezu klar ist. Es ist nunmehr ohne weiteres möglich, die beiden Phasen in einem mechanischen Ölabscheider herkömmlicher Bauart voneinander zu trennen. Es zeigt sich hierbei überraschend, daß aufgrund der kombinierten Wirkung des Eisensalzes und der Stärke in dem aus dem Ölabscheider austretenden Wasseranteil weniger als Io mg Kohlenwasserstoffe pro Liter Wasser enthalten sind. Weitere vorteilhafte Ergebnisse des erfindungsgemäßen Verfahrens sind

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den Ausführungsbeispielen zu entnehmen.

Als Eisensalz wird vorzugsweise eine Eisen-III-Verbindung, insbesondere aber Sisen-III-Sulfat verwendet, weil Eisen-III-Verbindungen im Hinblick auf die Abwasser-Vorschriften unbedenklich sind. Es ist allerdings auch möglich, eine Eisen-II-Verbindung wie das betreffende Sulfat einzusetzen. Hierbei ist jedoch durch einen entsprechend dimensionierten Behälter für eine solche Verweilzeit Sorge zu tragen, daß die Eisen-lI-Verbindung in eine Eisen-III-Verbindung umgewandelt wird. Es ergibt sich hieraus, daß die Eisen-III-Verbindung den Vorzug genießt.

Das Mischungsverhältnis der beiden Demulgator-Komponenten kann in weiten Grenzen variiert werden. Das Demulgator-Gemisch kann beispielsweise zwischen Io und 9o Gewichtsprozent, vorzugsweise zwischen 5o und 7o Gewichtsprozent Stärke enthalten, wobei der Hest aus dem betreffenden Eisensalz besteht. Wie in den Beispielen noch aufgezeigt v/erden wird, besteht ein sehr gut geeignetes Demulgator-Gemisch aus 4o Gewichtsprozent Eisen-III-Sulfat und 60 Gewichtsprozent Stärke.

Die angegebenen Demulgator-Komponenten sind besonders für den oben angegebenen Motorreiniger auf Emulsionsbasis mit leiclvtjklkaiischer Einstellung geeignet. Für einen nicht in Form einer Emulsion vorliegenden Motorreiniger empfiehlt sieh der Zusatz einer geringen Menge einer alkalischen Substanz, wie z.B. Kaiziumkarbonat, zu dem angegebenen Demulgator-Gemisch. Der Anteil der alkalischen Substanz braucht 1 bis 5 Gewichtsprozent am Demulgator-Gemisch nicht zu überschreiten.

Eins besonders auf den Waschvorgang, die Betriebsweise und die bereits vorhandenen Einrichtungen von Waschanlagen abgestimmte Verfahrensweise ist gemäß der weiteren Erfindung

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dadurch gekennzeichnet, daß bei portionsweisem Anfall der Waschwassermenge diese einer die Waschwassermenge um ein Vielfaches übersteigenden Vorlagemenge an Wasser zugeführt wird, welche den Demulgator im Überschuß enthält, daß nach der Zufuhr einer oder weniger Waschwasserportionen eine dieser Waschwassermenge entsprechende Menge an Demulgator zugesetzt wird und daß die jeweils überlaufende ⁱ'Wassermenge einem mechanischen Ölabscheider zugeführt wird.

Unterhalb der Gitterroste von Kraftfahrzeugwaschanlagen befindet sich im allgemeinen ein größeres Wasserbecken, welches looo oder mehr Liter Wasser enthält. Diesem Becken wird der Demulgator bei der Erstfüllung im uberschuß, beispielsweise in einer Menge von o,5 bis 4 Kilogramm auf looo Liter Wasser, vorzugsweise in einer Menge von 1 Kilogramm pro looo Liter Wasser zugesetzt. Durch heftiges Einströmen des Wassers, das auch als Vorlagemenge bezeichnet wird, entsteht eine gleichmäßig verteilte Suspension des Demulgators. Wird nun oberhalb des Gitterrostes beispielsweise eine Motorwäsche durchgeführt, so gelangt die hierfür benötigte Waschwassermenge mit Reinigungsmittel und allen Verunreinigungen in freies Fall in die Vorlagemenge, so daß hierdurch eine ausreichend innige Vermischung eintritt. Es kann davon ausgegangen werden, daß bei einer normalen Motorwäsche ca. 5o bis loo Liter Waschwasser anfallen. Die Vorlagemenge übersteigt die Waschwasserportion einer Motorwäsche somit um das lo- bis 2o-fache. Nach der Zufuhr einer oder weniger Waschwasserportionen wird der Inhalt des Beckens "regeneriert" und zwar durch eine Demulgatormenge, die auf die WaschwasserportionCen) abgestimmt ist. Die betreffende Demulgatormenge kann zwischen o,l und o, 5 g pro Kilogramm Waschwasser gewählt werden. Es empfiehlt sich jedoch, nach jedem Waschvorgang eine dosierte

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Demuigatormenge von beispielsweise 2o g in die Vorlagemenge hineinzugeben. Selbstverständlich ist es auch . möglich, den Demulgator kontinuierlich einzudosieren, wobei die Dosiervorrichtung mit der Frischwasserleitung zum Zwecke einer Mengensteuerung gekoppelt werden kann. Auf djsse Weise wird ausgeschlossen, daß durch Unachtsamkeit der Zusatz von frischem Demulgator unterbleibt.

In dem Wasserbecken hat das Abwasser eine mehr als ausreichende Verweilzeit, um mit dem Demulgator in Wechselwirkung zu treten. Da die bereits gebrochene Emulsion das Becken durch überlauf nur in der Menge verläßt, in der frisches Waschwasser zufließt, wird die Wassermenge ebenfalls in entsprechenden Portionen dem mechanischen Ölabscheider zugeführt, so daß hier ein zufriedenstellender. Abscheidungsvorgang erreicht wird.

Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel):

loo Liter Waschwasser, welches von einer Motorreinigung stammte und 3oo g Leichtbenzin (Testbenzin 60) aus dem verwendeten Motorreiniger und loo g Motorenöl in form einer Emulsion enthielt, wurde unmittelbar anschließend durch einen herkömmlichen mechanischen Ölabscheider geleitet. Die Emulsion blieb erhalten, und es wurde festgestellt, daß nahezu die gesamte, aus Leicht- und Schweröl bestehende Ölmenge sich noch im Abwasser befand, so daß der Kohlenwasserstoff-Anteil praktisch unverändert bei ca. 4oo mg. pro Liter Wasser lag. Dieser Wert übersteigt die gegenwärtig vorgeschriebene gesetzliche Grenze um das 2o-fache. Es geht daraus hervor, daß ein mechanischer Ölabscheider in Bezug auf Waschwasser praktisch unwirksam ist.

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Beispiel 2:

loo Liter Waschwasser der in Beispiel angegebenen Herkunft und Zusammensetzung wurden in ein Gefäß gegeben, worauf anschließend 2o g eines Demulgatorsgemisch zugegeben wurde, welches aus 4o Gewichtsprozent Eisen-III-Sulfatpulver und 60 Gewichtsprozent Stärkepulver bestand. Durch kräftiges Umrühren wurde eine gute Suspendierung des Demulgators erreicht. Bald darauf zeigten sich auf der Wasseroberfläche Ölaugen. Die Pulversuspension klärte sich allmählich durch Absinken des Pulvers in den unteren Teil des Gefässes (Sumpf). Das dazwischen liegende Wasservolumen wurde hierbei nahezu klar. Die oberhalb des Sumpfes liegenden flüssigen Phasen wurden analog Beispiel 1 einem herkömmlichen, mechanischen Ölabscheider zugeführt. Darauf wurde der Ölgehalt des austretenden Wassers gemessen: Sr lag unterhalb von Io mg pro Liter Wasser. Eine mehrfache Widerholung des Versuchs führte zu Werten bis hinab zu 2,4 mg pro Liter Wasser. Dieser Wert beträgt " 1/8 des zur Zeit zulässigen Wertes bzw. 1/4 der künftigen Toleranzgrenze. Die Wirksamkeit des Demulgatorgemischs wird hierdurch eindringlich vor Äugen geführt.

Beispiel 3;

In das unterhalb eines Gitterrostes liegende Sammelbecken der Waschanlage einer Tankstelle wurde 1 Kilogramm des Demulgators gemäß Beispiel 2 (4o Gewichtsprozent Eisen-III-Sülfat und 60 Gewichtsprozent Stärkepulver) eingestreut. Daraufhin wurde ein kräftiger Wasserstrahl in das Sammelbecken geleitet, der für die Entstehung einer trüben Pulversuspension sorgte. Oberhalb des Sammelbeckens wux'den nacheinander mehrere Motorwäschen durchgeführt, wobei nach jeder Motorwäsche weitere 2o g des Demulgators gleicher Zusammensetzung zugesetzt wurden. Der Überlauf

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des Beckens führte zu einem mechanischen Ölabscheider· Das aus dem Ölabscheider austretende Abwasser hatte je nach Verschmutzungsgrad des Motors Ölanteile zwischen 5 und Io mg pro Liter Wasser. Hieraus ist ersichtlich, daß der erfindungsgemäße Deraulgator seine volle und zufriedenstellende Wirkung auch unter praktischen Bedingungen in einer herkömmlichen Waschanlage entfaltet.

Beispiel 4 (Vei-ffleichsbeispiel):

In der Waschanlage gemäß Beispiel 3 wurden unter sonst gleichen Bedingungen mehrere Motorwäschen durchgeführt, ohne daß jedoch dem Wasserinhalt des Beckens ursprünglich ein ©emulgator zugesetzt worden war. Desgleichen unterblieb auch der Zusatz eines Demulgators im Anschluß an die einzelnen Motorwäschen. Das aus dem mechanischen Ölabscheider austretende Abwasser hatte je nach Verschmutzungsgrad des Motors Ölanteile von 7oo bis 12oo mg Öl pro Liter Wasser. Dieser Wert liegt bei dem 6o-fachen des gegenwärtig zulässigen Grenzwertes und bei dem 12o-fachen des künftig zulässigen Wertes.

Als Analysenmethode wurde eine modifizierte H 17/18-Vorschrift verwendet, da die ermittelten Extinktionskoeffizienten von der Auflösung (Spaltprogramm), der Verstärkung und der Stabilität der loo%-Linie des Gerätes abhängen. Die Abtrennung der polaren Substanzen erfolgte über eine Adsorptions-Kolonne. Das Resultat wurde auf Schweröl berechnet, da eindeutig die CHq Valenzschwingungsbande gegenüber der CHo-Bande überwog.

Das Demulgatorgemisch kann auch "in situ" hergestellt werden, indem man dem Waschwasser bzw. der Vorlagemenge die Komponenten einzeln zugibt.

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Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zum Reinigen von kohlenwasserstoffhaltigem Waschwasser unter Verwendung eines mechanischen Öl-

. abscheiders, dadurch gekennzeichnet, daß das Waschwasser der Einwirkung eines Demulgators, der aus einem Gemisch aus einem Eisensalz und Stärke besteht, ausgesetzt und nachfolgend einem mechanischen Ölabscheider zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Eisensalz Eisen-III-Sulfat verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ,gekennzeichnet, daß das Demulgator-Gemisch zwischen Io und 9o Gewichtsprozent, vorzugsweise zwischen 5o und 7o Gewichtsprozent Stärke enthält.

4« Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß bei portionsweisen Anfall der Waschwassermenge diese einer die Waschwassermenge um ein Vielfaches übersteigenden Vorlagemenge <an Wasser zugeführt wird, welche den Demulgator im Überschuß enthält, daß nach der Zufuhr einer oder weniger · Waschwasserportionen eine dieser Waschwassermenge entsprechende Menge an Demulgator zugesetzt wird und daß die jeweils überlaufende Wassermenge einem mechanischen Ölabscheider zugeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet. daß der Vorlagemenge je Kilogramm Wasser o,5 bis 4 g Demulgator zugesetzt werden und daß je Kilogramm Waschwasser o,l bis o,5 g Demulgator zugesetzt werden.

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6. Verwendung eines Pulvergemisches aus Io bis 9o Gewichtsprozent Stärke und einem Rest aus einen Eisensalz als Demulgator für kohlenwasserstoffhaltige Waschwässer.

7. Demulgator, bestehend aus Io bis 9o Gewichtsprozent Stärke und einem Kest aus Eisensalz, vorzugsweise aus Eisen-III-SuIfat.

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