DE2753216A1

DE2753216A1 - Verfahren und vorrichtung zum abscheiden von in waschlaugen geloesten schadstoffen

Info

Publication number: DE2753216A1
Application number: DE19772753216
Authority: DE
Inventors: Zillur Dr Ing Rehman; Peter Ing Grad Sick
Original assignee: SICK KG OTTO
Current assignee: SICK KG OTTO
Priority date: 1977-11-29
Filing date: 1977-11-29
Publication date: 1979-06-07
Also published as: FR2409787A1

Description

Firma OTTO SICK KG, Postfach 1566/1567, 7830 Emmendingen

Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden von in Waschlaugen gelösten Schadstoffen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abscheiden von in Waschlaugen gelösten Schadstoffen, insbesondere zum Wiedergewinnen von aus Flaschenreinigungsmaschinen abgelassener Zellulose, Kohlenhydrate, Metallionen, organische Säuren und Getränkereste enthaltender Waschlauge.

In abwasserintensiven Industriebetrieben, beispielsweise Getränkeabfüllbetrieben, führen die Probleme der Abwasserreinigung zu beträchtlichen Schwierigkeiten und Kosten. Hinzu kommt die Tatsache, daß viele dieser Abwässer wertvolle Bestandteile mit sich führen, die nutzlos verlorengehen und zugleich zur Erhöhung der Schmutzfrachtmenge führen. So enthält beispielsweise die aus Flaschenreinigungsmaschinen abgelassene Waschlauge große Mengen an wertvollen Waschchemikalien, insbesondere Ätznatron und Phosphate. Darüberhinaus führen derartige alkalische Abwässer zu beträchtlichen Schwierigkeiten in der biologischen Reinigungsstufe der üblichen Kläranlagen; sie müssen deshalb vor Ablassen im Betrieb neutralisiert werden. Dies wiederum bringt hohe Investitions- und Betriebskosten für eine Neutralisationsanlage mit sich. Man hat

909823/0120 " ⁵ "

bereits versucht, die Verwertbarkeit der Waschlauge durch Sedimentation zu erhöhen, jedoch hat dieses Verfahren neben hohen Investitionskosten und großem Platzbedarf insbesondere den Nachteil, daß damit die in der Waschlauge gelösten Schadstoffe wie Zellulose, Kohlenhydrate, Metallionen, organische Säuren und Getränkereste nicht abgeschieden werden können, mit der Folge einer beträchtlichen Abnahme der Laugenaktivität.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb die Schaffung eines Verfahrens zum Abscheiden von in Viaschlaugen gelösten Schadstoffen, insbesondere zum Wiedergewinnen von aus Flaschenreinigungsmaschinen abgelassener Zellulose, Kohlenhydrate, Metallionen, organische Säuren und/oder Getränkereste enthaltender Waschlauge, das einfach und wirtschaftlich ist, eine kontinuierliche Aufbereitung ermöglicht und die Aktivität der Waschlauge erhält. Weiterhin ist Aufgabe der Erfindung die Schaffung einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeich-net ist, daß in einem kontinuierlichen Vorgang zuerst die Schadstoffe selektiv durch einen der Waschlauge zugegebenen, hochmolekularen Polyelektrolyten ausgeflockt und an diesem Polyelektrolyten angelagert werden, und daß dann der PoIyelektrolyt mit den an seinen Molekülketten anhaftenden Schadstoffen im zweiten Verfahrensschritt durch Filtration und Absorption aus der Waschlauge abgeschieden wird.

Ausgedehnte Versuche haben ergeben, daß es mit diesem Verfahren

909823/0120

möglich ist, auch bei sehr hohen pH-Werten (pH 13) eine weitgehende Entfernung der in der Waschlauge gelösten Schadstoffe zu erreichen. Gerade dies ist aber von besonderer Bedeutung, weil die bekannten Flockungsmittel bei hohen pH-Werten nicht oder nur sehr mangelhaft ausflocken und außerdem nicht zur Bildung stabiler Flocken führen, was unter anderem zu einer schnellen Blockade von Filtern führt. Der Grund für die überraschende Wirkung des Erfindungsverfahrens besteht darin, daß sich an den hochmolekularen Polyelektrolyten sowie gegebenenfalls Metallionen nur die gelösten Schadstoffe anlagern und daß die aus langen Molekülketten bestehenden Polyelektrolyte mit den anhaftenden Schadstoffen von Filtern ausgeschieden werden können, ohne diese zu blockieren. Nur dieses Fehlen einer Blockierung der Filter ermöglicht aber die Durchführung eines kontinuierlichen Aufbereitungsverfahrens.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht erfindungsgemäß aus einer Zuführleitung für die aufzubereitende Waschlauge, einem Mehrschichtfilter mit Filterschichten unterschiedlicher Korngrößen, in welchen die Zuführleitung mündet und von dem eine Rückführleitung für die aufbereitete Waschlauge abgeht, einem mit einem Rührwerk ausgestatteten Flockungsmittelgefäß, das über eine Dosierpumpe mit der Zuführleitung verbunden ist, und aus einer in der Zuführleitung angeordneten Umwälzpumpe. Mit dieser Vorrichtung, die sehr kompakt gebaut werden kann, ist es möglich, die aus einer Flaschenreinigungsmaschine entlassene und mit Schadstoffen, wie Zellulose, Kohlenhydrate, Metallionen, organische

909823/0120

_ *7 —

Säuren und Getränkereste, verunreinigte Waschlauge kontinuierlich aufzubereiten und unter Beibehaltung ihrer vollen Waschaktivität in einem Kreislauf wieder in die Reinigungsmaschine zurückzuführen. Versuche haben ergeben, daß die Waschlauge, selbstverständlich abhängig von der Verschmutzung der Flaschen, über einen Zeitraum von etwa 1OO Arbeitstagen verwertbar bleibt und die Vorrichtung erst nach längerer Betriebszeit gereinigt werden muß, etwa nach zwei bis drei Tagen, was durch Spülen mit Wasser und Luft in pulsierender oder konstanter Form geschehen kann.

Auf der Zeichnung ist schematisch die Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt. Dabei ist mit 10 ein Zuführrohr mit Umwälzpumpe 1Oa bezeichnet, das die aufzubereitende Flüssigkeit der Vorrichtung zuführt, beispielsweise also die Auslaßleitung einer nicht gezeichneten Flaschenreinigungsmaschine darstellt. Das Zuführrohr 10 mündet bei 11 in einen Kessel 12, in welchem ein Mehrschichtfilter untergebracht ist, der bei dem gezeichneten Beispiel vier Schichten aufweist, nämlich eine Hydroanthrazitschicht 13, eine Aktivkohleschicht 14, eine Feinfiltersandschicht 15 und eine Kieselgurschicht 16. Von einem Flockungsmittelbehälter 17, in welchem ein Rührwerk 18 und eine Leerstandsonde 19 untergebracht sind, wird mittels einer in einem Steuerschrank 20 untergebrachten Membrandosierpumpe das Flockungsmittel an einer geeigneten Stelle 22 in das Zuführrohr 10 eingeimpft. An einen Auslaß 23 des Kessels 12 ist ein Auslaß - bzw. Rückführungsrohr 24 angeschlossen, das beispielsweise wieder in die Flaschenreinigungsmaschine zurückführt.

909823/0120

Mit 24 ist eine Zuführleitung für Spülluft, mit 25 eine Zuführleitung für Spülwasser und mit 26 eine beispielsweise in eine Kanalisation führende Auslaßleitung für das Spülwasser bezeichnet.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Der über das Rohr 10 in den Kessel 12 eingeleiteten, gelöste Schadstoffe enthaltenden Waschlauge wird zuvor bei 22 mittels der Dosierpumpe 17 das Flockungsmittel zugeführt. Vorzugsweise besteht dabei das Flockungsmittel aus mehrwertigen Metallionen, etwa Aluminium-, Eisen- und/ oder Kobaltionen, und aus einer hochmolekularen Polyelektrolytmischung. Diese Polyelektrolyten mit ihren langgestreckten Molekülketten haben insbesondere die Eigenschaft, die gelösten Schadstoffe, insbesondere die Zellulose, selektiv auszuflocken und zu binden, und zwar in der Weise, daß die Zellulose-Schadstoffe an den langen Molekülketten der Polyelektrolyten angelagert werden. Im Kessel 12 wird dann die Polyelektrolytmischung mit ausgeflockten bzw. angelagerten Schadstoffen durch die Filterschichten 13,14,15 und 16 ausgefiltert, und zwar, wie erwähnt, ohne daß dabei eine Blockade des Filters erfolgt. Der Grund dafür ist, daß sich durch die optimale Stabilisierung der Flocken mittels der Polyelektrolyten diese mit der anhaftenden Zellulose fadenartige Gebilde (Knäuel) bilden, die sich im Flüssigkeitsstrom dauernd bewegen und deshalb die Filterporen freilassen. Die aus der Auslaßleitung entlassene Waschlauge weist ihre volle ursprüngliche Aktivität auf - abgesehen von dem Prozentsatz an tatsächlich verbrauchten Chemikalien -, die p- und m-Werte ändern sich kaum, die BSB₅ und die CSB-Werte können weitgehend gesenkt werden, die Waschlauge

909823/0120 " ⁹ "

ist biologisch und chemisch rein, und die sonst übliche Schlammbildung in der Reinigungsmaschine entfällt.

Die in Abständen von zwei bis drei Tagen erforderliche Spülung der Filterschichten geschieht auf einfache und unkomplizierte Weise mit Luft und Wasser bzw. mit Luft und schwach alkalischem Wasser von 40°C. Mit dem durch die Leitung 24 eingeblasenen pulsierenden oder konstanten Luftstrom wird der Filterkuchen aufgelockert und zerkleinert und dann mit durch die Leitung 25 eingelassenem Wasser aus dem Filterbehälter weggeschwemmt, wobei das Spülwasser durch die Leitung 26 abgeführt wird.

Untersuchungen des Spülwassers haben ergeben, daß die Flockungsmittelchemikalien nur in Spuren enthalten sind, daß alle Inhaltsstoffe biologisch abbaubar sind, daß die BSB₅- und CSB-Werte weit niedriger liegen als die der Roh- und Waschlauge ohne Aufbereitung und daß der pH-Wert zwischen 8 und 9 liegt. Es ist deshalb möglich, das Spülwasser in die Kanalisation abzulassen oder durch Sedimentation angereichert der Mülldeponie zuzuführen.

Ist die aus der Reinigungsmaschine entlassene Waschlauge zusätzlich zu den gelösten Schadstoffen mit beträchtlichen Mengen an Feststoffpartikeln, sogenannten Trübstoffen, belastet, etwa Fasern und dergleichen, dann können diese Trübstoffe mittels mechanischer Einrichtungen, etwa Filtertüchern oder Dekanter entfernt werden. Vorzugsweise erfolgt dabei die Entfernung dieser Schmutzpartikel vor dem Mehrschicht-Filter, vorzugsweise vor der Stelle der Zugabe

909823/0120

- 10 -

des Flockungsmittels. Diese Rückstände gelangen dann in fester Form mit dem allgemeinen Hausmüll auf die Deponie.

Die konstruktive Ausbildung der Vorrichtung kann selbstverständlich zahlreiche Abwandlungen erfahren. So ist es möglich, wie in der Zeichnung angedeutet, die gesamten Bauelemente auf einer gemeinsamen Plattform anzubringen bzw. in einem gemeinsamen Gehäuse unterzubringen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Flockungsmittelgefäß mit Rührwerk und Dosierpumpe als gesonderte, vom Mehrschichtfilter getrennte Baugruppe auszubilden und diesem räumlich vorzuschalten. Letztere Möglichkeit ist besonders dann vorteilhaft, wenn an die Zuführleitung zwei Mehrschichtfilter angeschlossen und diese im Pendelbetrieb betrieben werden sollen, um so während des Spülens des einen Mehrschichtfilters trotzdem, und zwar über den anderen Mehrschichtfilter, die Laugenaufbereitung ohne Unterbrechung weiter durchführen zu können. Ist nun dabei, wie erwähnt, das Flockungsgefäß als gesonderte Baugruppe ausgebildet, dann genügt ein einziges Flockungsgefäß, und die mit dem Flockungsmittel geimpfte Waschlauge wird entweder dem einen oder dem anderen Mehrschichtfilter zugeführt₍ wozu es lediglich einer Abzweigleitung und eines Abzweigventiles bedarf. Die Lauge wird also dabei in hydrophober Form ausgeflockt und dem jeweils im Betrieb befindlichen Mehrschichtfilter zugeleitet.

Die Zuführung der Lauge kann in kontinuierlicher Weise oder auch intermittierend bzw. pulsierend erfolgen. Dasselbe gilt für die Spülluft und auch das Spülwasser.

909823/0120

Claims

DIPL.-ING. KLAUS BEHN DIPL-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER PATENTANWÄLTE WIDENMAYERSTRASSE β DSOOO MÜNCHEN 33 TEL. (O80) 32 2S 3O - 28 91 92 Unser Zeichen: A 236 77 Mü/De 29.11.1977 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Abscheiden von in Waschlaugen gelösten Schadstoffen, insbesondere zum Wiedergewinnen von aus Flaschenreinigungsmaschinen abgelassener, Zellulose, Kohlenhydrate, Metallionen, organische Säuren und/oder Getränkereste enthaltender Waschlauge, dadurch gekennzeichnet, daß in einem kontinuierlichen Vorgang zuerst die Schadstoffe selektiv durch einen der Waschlauge zugegebenen hochmolekularen Polyelektrolyten ausgeflockt und an diesem Polyelektrolyten angelagert werden, und daß dann der PoIyelektrolyt mit den an seinen Molekülketten anhaftenden Schadstoffen im zweiten Verfahrensschritt durch Filtration und Absorption aus der Waschlauge abgeschieden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Waschlauge als Flockungsmittel eine Polyelektrolytmischung mit mehrwertigen Metallionen zugegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

909823/0120

Bankhaus Merck. Finck * Co. München, {BLZ 7ΟΟ3Ο4ΟΟ) Konto Nr 2Ä*Ä49 Bankhaus H. Aüfhftunr. München. Nr. 261300 Postscheck: München 3Ο9Ο4 I

Tetegrammadresse Palerrteerwor

ORiQINAl. INSPECTED

27532Ί6

aus der Waschlauge vor der Flockungsmittelzugabe Feststoff-Schmutz teilchen mechanisch ausgeschieden werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Zuführleitung (10) für die aufzubereitende Waschlauge, durch einen Mehrschichtenfilter (13,14,15,16) mit Filterschichten unterschiedlicher Korngrößen, in welchen die Zuführleitung (10) mündet und von dem eine Auslaß- bzw. Rückführleitung (24) abgeht durch ein mit einem Rührwerk (18) ausgestattetes Flockungsmittelgefäß (17), das über eine Dosierpumpe (21) mit der Zuführleitung (10) verbunden ist, und
durch eine in der Zuführleitung (10) angeordnete Umwälzpumpe (10a).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrschichtenfilter aus vier Schichten besteht, nämlich einer
Hydroanthrazitschicht (13), einer Aktivkohleschicht (14), einer Feinfiltersandschicht (15) und einer Kieselgurschicht (16).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch zusätzliche Spülwasser- und Spülluftleitungen (24,25,26).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch eine in die Zuführleitung (10) eingesetzte, Feststoffteilchen zurückhaltende Filtereinrichtung.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekenn-

909823/0120 - 3 -

zeichnet, daß das Flockungsmittelgefäß (17) mit Rührwerk (18) und Dosierpumpe (21) vom Mehrschichtfilter (13,14,15,16) baulich getrennt diesem räumlich vorgeschaltet ist und daß von der Zuführleitung (10) zwischen der Anschlußstelle des Flockungsmittelgefäßes (17) und der Einmündung in den MehrSchichtfilter (13,14, 15,16) eine Abzweigleitung abgeht, die zu einem zweiten Mehrschichtfilter führt.

909823/0120