DE2623210A1 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung eines durch kolloidale emulsionen verunreinigten abwassers - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung eines durch kolloidale Emulsionen verunreinigten Abwassers, insbesondere beispielsweise zur Behandlung gebrauchter ölhaltiger Emulsionen der mechanischen, metallurgischen oder Eisenhütten-Industrien. Sie bezieht sich ebenfalls auf die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens .

Die von verschiedenen Abteilungen einer Fertigungseinheit stammenden ölhaltigen Emulsionen können nicht direkt ohne Behandlung in die Kanalisation abgeleitet werden.

Bekannt ist die Behandlung solcher Abwässer durch Ultrafiltration, wobei ein Abwasserstrom unter einem Druck

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von ζ. B.5bar über Membranen läuft deren Poren im Bereich zwischen einigen R und einigen 10 R liegen; man kann so kolloidale Emulsionen oder äußerst feine Suspensionen in Wasser konzentrieren, indem man mittels Abziehens durch die Membranen hindurch ein entöltes Wasser abtrennt, das verworfen werden kann. Diese einfache Ultrafiltrationstechnik weist den "Vorteil eines geringen Platzbedarfs der Vorrichtungen und den Vorteil auf, keine chemische Behandlung zu erfordern, so daß der Verbrauch von Stoffen und die Beschaffung zusätzlicher Abfälle vermieden werden. Sie hat jedoch den Nachteil erhöhter Kosten vor allem wegen des geringen Durchsatzes je Oberflächeneinheit der Membranen, besonders wenn die Konzentration stark steigt. Man ist daher bei der Konzentration, die sich erreichen läßt, beschränkt und gelangt leicht zu mehr oder weniger irreversiblen Verstopfungen der Membranen. Diese Technik eignet sich andererseits schlecht für einen kontinuierlichen Betrieb mit Umlauf zum Speicherbehälter des verunreinigten Abwassers, denn das Ausbringen bzw. der Wirkungsgrad des Ultrafilters sinkt in dem Maße, wie die Konzentration des Abwassers durch Abziehen reinen Wassers steigt.

Außerdem ist die Behandlung von Kohlenwasserstoffe enthaltenden Abwässern durch Koaleszenz bekannt, wobei man die Gesamtheit des behandelten Durchsatzes in ein eine hydrophobe KoalesZierauskleidung bzw. -beschichtung enthaltendes Filter laufen läßt. In einer solchen Vorrichtung werden die destabilisierten öle durch Agglomerierung in Form grober Tropfen absorbiert, die spontan dekantieren; man trennt dann die öle ab, Wodurch die Konzentration des Abwassers an Verunreinigungsstoff sinkt. Die FR-PS 2 127

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und die zugehörige Zusatz-PS 2 223 O6j5 beschreiben beispielsweise ein Verfahren zur Herstellung solcher Auskleidungen bzw. Beschichtungen und eine Vorrichtung für eine derartige Behandlung.

Diese Behandlung durch Koaleszenz weist jedoch den Nachteil auf, insbesondere für Abwasser "löslicher Öle", wie sie in den mechanischen Industrien verwendet werden, nur von einer unteren Konzentrationsschwelle ab, über der ihre Emulsionen genügend instabil sind, um koaleszieren zu können, wirkungsvoll zu funktionieren. Auch hier ist der kontinuierliche Betrieb mit Umlauf zum Speicherbehälter der verunreinigten Abwasser schwierig, da der Wirkungsgrad des Koaleszensfilters in dem Maße sinkt, wie sich die ölkonzentration des Abwassers durch Abziehen von dekandiertem öl verringert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung eines durch kolloidale Emulsionen verunreinigten Abwassers mit kontinuierlicher Umlaufzirkulation zwischen einem Speicherbehälter des verunreinigten Abwassers und Behandlungsapparaten zu entwickeln, womit sich ein erhöhter Wirkungsgrad erreichen läßt.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist ein Verfahren zur Behandlung eines durch kolloidale Emulsionen verunreinigten Abwassers mit kontinuierlicher Umlaufzirkulation zwischen einem Speicherbehälter von verunreinigtem Abwasser und Behandlungsapparaten, mit dem Kennzeichen, daß man gleichzeitig und unabhängig durch Umlauf vom gleichen Speicherbehälter des verun-

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reinigten Abwassers eine Ultrafiltrationsbehandlung mit Wasserextraktion und Rückleitung eines an Verunreinigungen konzentrierteren Produkts in den Umlauf und eine Koaleszenzbehandlmg mit Extraktion der Verunreinigungen in koaleszierter Phase und Rückleitung eines an Verunreinigung weniger konzentrierten Produkts anwendet .

Nach einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung werden die uitrafiltrations- und Koaleszenzbehandlungen in Reihe am gleichen Umlaufleitungsstrang vorgenommen, jedoch kann man auch nur einen Teil des Durchsatzes des UmlaufIeitungsstranges der Koaleszenzbehandlung unterwerfen oder auch die beiden Behandlungen parallel am gleichen UmlaufIeitungsstrang oder an voneinander unabhängigen UmlaufIeitungssträngen anwenden.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit kontinuierlicher Umlaufzirkulation zwischen einem Speicherbehälter von verunreinigtem Abwasser und Behandlungsapparaten, mit dem Kennzeichen, daß sie wenigstens eine Umlaufpumpe, ein Ultrafilter mit Membran und Mitteln zur Wasserextraktion und ein Filter mit hydrophober Koaleszenzbeschichtung und Mitteln zur Extraktion der koaleszierten Phase enthält.

Die Erfindung wird anhand des in der einzigen Figur der Zeichnung schematisch veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die die ölhaltigen Emulsionen darstellenden Abwasser werden in einer verschließbaren Speicherwanne 1 gesammelt.

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Die Emulsionen werden daraus durch einen Saugkopf 2 mittels einer Pumpe 3 erfaßt, die einen Druckunterschied von 3 bar entwickeln kann, der durch das Manometer 4 kontrolliert wird. Die von der Pumpe kommende Flüssigkeit durchläuft ein herkömmliches mechanisches Filter 6, beispielsweise Siebfilter, um die gröbsten in Suspension befindlichen Teilchen (Filtration von etwa 10 bis 80 /Hm) abzusondern, die die Membranen schädigen könnten. Das Abwasser wird dann in ein Ultrafilter 8 gefördert, wo es gegen eine Membran 9 zirkuliert. Der Hauptdurchsatz oder "Entweiehdurchsatz" verläßt das Ultrafilter bei 10, während der durch die Membran 9 abgezogene Durchsatz bei 11 austritt, um abgeleitet zu werden. Am Ausgang des Ultrafilters wird der Umlaufkreis in zwei Zweige aufgeteilt. Der erste Zweig bringt unter Abhängigkeit von einem Ventil 13 das Abwasser an die Basis einer Koaleszenzsäule 15* die eine hydrophobe koaleszierende Auskleidung bzw. Beschichtung 16 enthält; diese kann beispielsweise eine nach dem Verfahren gemäß der FR-PS 2 127 ^32 hergestellte Auskleidung bzw. Beschichtung sein. Die Säule 15 weist einen mit einem Ventil 17 ausgestatteten Auslaß für den Umlaufdurchsatz und einen Auslaß 18 zur Abtrennung der koaleszierten öle auf. Das Ventil 20 steuert den zweiten Zweig des Umlaufkreises am Ausgang des Ultrafilters 8, und die beiden Zweige vereinigen sich wieder im Rückleitungsstrang 21 zur Speicherwanne 1.

Im vorstehend beschriebenen Umlaufkreis sieht man, daß das Abwasser, das im Umlaufleitungsstrang zirkuliert und wieder zur Speicherwanne 1 zurückfließt, sowohl eine Extraktion von reinem oder entöltem Wasser im Ultrafilter

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als auch eine Ölextraktion in der Koaleszenzsäule 15 durchmacht. Daraus ergibt sich, daß man leicht die Eigenschaften des Ultrafilters und der Koaleszenzsäule sowie einen Umlaufdurchsatζ derart bestimmen kann, um stets unter den besten Betriebsbedingungen des einen und des anderen Behandlungsapparats zu arbeiten. Tatsächlich wird die durch die Extraktion von reinem Wasser im Ultrafilter erhaltene Steigerung der Verunreinigungskonzentration durch eine entsprechende Extraktion von Verunreinigungen in der Säule 15 so gut kompensiert, daß das umlaufende Material keine Steigerung der Verunreinigungskonzentration erfährt, die den normalen Betrieb der Ultrafiltermembranen stören könnte. Hier stellt der Wasserabziehdurchsatzanteil bei 11 1/10 bis 1/200 des Umlaufdurchsatzes im Umlaufleitungsstrang dar, und der starke "Entweihdurchsatz" des Ultrafilters vermeidet die Bildung einer wesentlichen Grenzschicht auf der Membran und ihre Verstopfung. Man bemerkt, daß, wenn das Ventil 20 geschlossen ist, während die Ventile 13 und IJ geöffnet sind, die beiden Vorrichtungen 8 und 15 völlig in Reihe arbeiten. Die Durchlaufreihenfolge in dem beiden Vorrichtungen ist andererseits völlig gleichgültig, d.h. daß man umgekehrt zur Darstellung in der Zeichnung auch einen Kreislauf haben könnte, in dem das Ultrafilter 8 stromab der Säule 15 angeordnet wäre. Man kann gleichfalls auch nur einen Teil des Durchsatzes des Umlaufleitungsstranges durch die Koaleszenzsäule 15 leiten; dies läßt sich einfach mittels Regulierung der Ventile 13, 17 und 20 erreichen.

Man kann auch während einer gewissen Zeitdauer der Behandlung die Koaleszenzsäule 15* beispielsweise wenn die Konzentration des Abwassers an löslichem Öl unzureichend

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ist, gänzlich kurzschließen, um eine Destabilisation der Emulsion zu ermöglichen. Man kann dann die Behandlung beginnen, indem man nur das Ultrafilter 8 (Ventile 13 und 17 geschlossen) unter Extraktion reinen Wassers bei 11 verwendet, bis die Ölkonzentration des Abwassers ein derart ausreichendes Niveau erreib ht, daß die Emulsionen instabil werden. Von dann ab ermöglicht der Durehstrom des Abwassers durch die Säule 15, wie oben angegeben, gleichzeitig die Abtrennung des Wassers bei 11 und der Öle bei 18.

Es sei noch bemerkt, daß die Vorrichtungen 8 und 15 auch parallel am gleichen UmlaufIeitungsstrang oder an unabhängigen Umlaufleitungssträngen angeordnet sein könnten, vorausgesetzt, daß sie beide mit ihren Enden wieder zur gleichen Speicherwanne 1 führen. Die Anordnung zweier paralleler Umlaufleitungsstränge würde natürlich zwei Pumpen erfordern, Jedoch Vorteile zur Steuerung der Durchsätze an jedem der Apparate zwecks Abziehens gewünschter Mengen von reinem Wasser und Verunreinigungen bieten.

In gewissen Fällen, insbesondere, wenn die Viskosität der kolloidalen Elemente keinen wirtschatlichen Betrieb der Anlage zuläßt oder wenn man wünscht, eine Verunreinigungskonzentration des zu ultrafiltrierenden Abwassers auf einem besonders niedrigen Niveau zu halten, kann man die Koaleszenz fördern, indem man eine sehr geringe Menge von niehtstabilisiertem öl (z. B. Ablauföl) einführt, was. den Vorteil bietet, die Überschüsse an Dispergentien zu fixieren. Diese Anordnung ist schematisch in der Figur durch den Mischer 25 angedeutet, der den Zusatz eines Petroleumlösungsmittels, wie z.B. von im Speicher S6 gelagerten Ablaufölen, in den Umlaufkreis ermöglicht.

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Das Verfahren und die Vorrichtung, die vorstehend beschrieben wurden, ermöglichen ein kontinuierliches Arbeiten mit Umlauf von und zu einem verschließbaren Speicherbehälter und damit eine Verringerung der Ausmaße der gesamten Anlage. Dank der Extraktion von Öl an der Koaleszenzvorrichtung kann man die ölkonzentration des Abwassers auf einem relativ niedrigen Niveau halten und so mit geringen Extraktionsdurchsätzen am Ultrafilter arbeiten, was eine irreversible Verstopfung der Membranen verhindert. Schließlich sammelt man bei l8 an der Koaleszenzsäule 15 eine koaleszierte organische Phase, die sehr wenig Wasser enthält und sich zur Regenerierung oder Verbrennung in bekannten Brennern eignet; die bei 11 abgezogenen Wasserfraktionen können direkt in die Kanalisation geleitet werden, und die bei 18 abgezogenen Stoffe können regeneriert oder verbrannt werden, so daß die Anlage keine Abfälle erzeugt.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung können auch eine interessante Anwendung für die Behandlung von durch kolloidale Farbstoffe oder Tinten verunreinigten Abwässern finden. Man wendet in den mechanischen und metallurgischen Industrien oft Kontrollen durch "Seigern" an, bei denen allgemein "rouges organols" genannte Farbstoffe benutzt werden. Diese Führen zu Abwässern, die gefärbte Pigmente sowie Petroleumlösungsmittel enthalten, die zu ihrer Anwendung gedient haben. Die daraus resultiarende Färbung des Wassers kommt von sehr feinen kolloidalen Suspensionen, die sich durch Ultrafiltration erfassen lassen. Ebenso verwerfen die Druckereien und Malwerkstätten Abwasser, die gefärbte kolloidale Suspensionen enthalten, die bei Abgabe in die natürliche Umgebung eine sehr störende ästhetische Verunreinigung auch bei schwacher Dosis ergäben und die Photosynthese durch Verringerung

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der Transparenz des Wassers stark beeinträchtigen könnten.

Im Fall solcher farbigen Abwässer kann man das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung unter Zusetzen eines Petrpleumlösungsmittels bei 25 anwenden. Dabei werden die gefärbten Pigmente oder Tinten durch die Ultrafiltermembranen erfaßt, deren Verstopfung durch einen starken Spülstrom begrenzt wird, und der Extraktionsdurchsatz bei 11 ist farblos oder in sehr seltenen Fällen sehr schwach gefärbt, was zu keinem Abfallproblem führt. Die Pigmente und die Tinten werden durch die Öle extrahiert und bei l8 erfaßt.

Die gleiche Anlage kann also für die Behandlung der löslichen Öle von z. B. mechanischen Bearbeitungswerkstätten einer Fabrik und der gefärbten Abwässer der Kontrollabteilungen der gleichen Fabrik verwendet werden. Je nach den relativen Abwasseranteilen der einen oder der anderen Kategorie ist es dann erforderlich oder nicht, die Petroleumstoffe zuzugeben, um die farbigen Pigmente zu fixieren, wenn beispielsweise der Gehalt der anderen Abwasser diese Stoffe nicht genügend zuführen würde.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht genau auf die oben beschriebene Ausführungsart beschränkt, sondern umfaßt gleichfalls Ausführungsarten, die sich davon nur in Einzelheiten, Ausführungsvarianten oder durch Verwendung äquivalenter Mittel unterscheiden. So kann man, obwohl die Koaleszenzbeschichtung von nach der FR-PS 2 127 ^32 behandelten Steinen die besten Ergebnisse im Koaleszenzfilter 15 ergeben hat, auch Beschichtungen bzw. Auskleidungen auf Basis von olephilem oder hydrophob gemachtem Harz oder silikonisierte oder silanisierte

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Mineralwollen verwenden; absorbierende Tone, wie z. B. Bentinite, liefern ebenfalls befriedigende Resultate. Man kann auch, unter Annahme einer Begrenzung der Leistungen der Anlage, die Koaleszenzsäule 15 mit kontinuierlichem Betrieb durch ein Dekantationssieb mit nichtkontinuierlichem Betrieb ersetzen, wo man die öle oder den Extraktor von Farbstoffen wiedergewinnen kann; die Anwesenheit des Ultrafilters in einer haIb-kontinuierlich funktionierenden Anlage ermöglicht indessen, diese herkömmliche Behandlungsweise noch zu verbessern, indem man mit konzentrierteren Suspensionen oder Emulsionen arbeitet.

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Claims (9)

1. - ii -

   Patentansprüche

   Verfahren zur Behandlung eines durch kolloidale Emulsionen verunreinigten Abwassers mit kontinuierlicher Umlaufzirkulation zwischen einem Speicherbehälter von verunreinigtem Abwasser und Behandlungsapparaten, dadurch gekennzeichnet, daß man gleichzeitig und unabhängig durch Umlauf vom gleichen Speicherbehälter des verunreinigten Abwassers eine Ultrafiltrationsbehandlung mit Wasserextraktion und Rückleitung eines an Verunreinigungen konzentrierteren Produkts in den Umlauf und eine Koaleszenzbehandlung mit Extraktion der Verunreinigungen in koaleszierter Phase und Rückleitung eines an Verunreinigungen weniger konzentrierten Produkts anwendet.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungen durch Ultrafiltration und durch Koaleszenz in Reihe an demselben UmlaufIeitungsstrang erfolgen.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil des Durchsatzes des Umlaufleitungsstranges der Koaleszenzbehandlung unterworfen wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungen durch Ultrafiltration und durch Koaleszenz an demselben Umlaufleistungsstrang parallel erfolgen.

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5. 5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungen durch Ultrafiltration und durch Koaleszenz parallel jeweils an einem unabhängigen Umlaufleitungsstrang erfolgen.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß man die Koaleszenz der kolloidalen Verunreinigungen durch Zusetzen geringer Mengen nicht stabilisierten Öls, wie z. B. Ablauföls, fördert.
7. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5* mit kontinuierlicher Umlaufzirkulation zwischen einem Speicherbehälter von verunreinigtem Abwasser und Behandlungsapparaten, dadurch gekennze ichnet, daß sie wenigstens eine Umlaufpumpe (3)* ein Ultrafilter (8) mit Membran (9) und Mitteln (11) zur Wasserextraktion, ein Filter (I5) mit hydrophober Koaleszenzbeschichtung (16) und Mitteln (18) zur Extraktion der koaleszierten Phase enthält.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem Mittel (25) zur Einführung von nichtstabilisierten ölen in den Umlaufkreis enthält.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem wenigstens ein mechanisches Siebfilter (6) enthält.

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