DE3880246T2 - Cleaning process and device therefor. - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Reinigungsverfahren für Gegenstände und Materialien und betrifft insbesondere, obwohl nicht ausschließlich, ein Verfahren zum Entfernen von organischen Substanzen, wie z. B. Kohlenwasserstoffe, Schmierfette, Wachs, Öle, Teere, Peche, Proteine und Peptide, insbesondere Öle und Schmierfette und ihre Abbauprodukte zum biologischen Abbau derselben. Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The present invention relates to a cleaning process for objects and materials and relates in particular, although not exclusively, to a process for removing organic substances such as hydrocarbons, greases, wax, oils, tars, pitches, proteins and peptides, in particular oils and greases and their degradation products for the biological degradation thereof. The invention also relates to an apparatus for carrying out the process.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf das biologische Entfetten von Gegenständen, die mit Schneidölen, Schmierstoffen, Schleifölen oder Verfahrensölen verunreinigt sind, vor der weiteren Behandlung der Gegenstände.The invention relates in particular, but not exclusively, to the biological degreasing of objects contaminated with cutting oils, lubricants, grinding oils or process oils prior to further treatment of the objects.
Das Entfetten ist absolut notwendig, wenn die betreffenden Gegenstände mittels Verfahren behandelt werden müssen, wie z. B. mittels Phosphatierungsverfahren, elektrolytischen Verfahren, Lackieren usw., wenn gute Ergebnisse erreicht werden sollen.Degreasing is absolutely necessary when the objects in question are to be treated by processes such as phosphating, electrolytic processes, painting, etc. if good results are to be achieved.
Übliches Entfetten derartiger Gegenstände wird häufig mit einer Natriumhydroxidlösung oder Lauge bei hohen Badtemperaturen durchgeführt, welches anfänglich ein gutes Ergebnis ergibt. Das Bad wird jedoch allmählich mit dem von den Gegenständen entfernten Öl angereichert, und die Entfettungsleistung des Bades fällt radikal ab, wenn der Ölgehalt des Bades 0,5 Gew.% überschreitet. Dies trifft ebenfalls auf Entfettungsbäder zu, die bei Temperaturen zwischen 90ºC und 95ºC gehalten werden. Gegenstände, die mit einer Natriumhydroxidlösung behandelt wurden, sind schwierig sauberzuwaschen. Weiter stellen Verfahren, die mit einer Natriumhydroxidlösung und bei hohen Badtemperaturen arbeiten, eine Gefahr für die Umwelt dar.Conventional degreasing of such objects is often carried out with a sodium hydroxide solution or lye at high bath temperatures, which initially gives good results. However, the bath gradually becomes enriched with the oil removed from the objects and the degreasing performance of the bath drops radically when the oil content of the bath exceeds 0.5% by weight. This also applies to degreasing baths maintained at temperatures between 90ºC and 95ºC. Objects treated with a sodium hydroxide solution are difficult to wash clean. Furthermore, processes using a sodium hydroxide solution and high bath temperatures pose a danger to the environment.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, werden die Gegenstände statt dessen mit Tensiden gewaschen, die die organischen Substanzen emulgieren, woraufhin die emulgierten Kohlenwasserstoffe zu Kohlendioxid und Wasser abgebaut werden, indem man dem Bad Nährsalze zuführt, um die in den Verunreinigungssubstanzen vorhandenen Mikroorganismen zu aktivieren und damit den Abbau der Substanzen zu bewirken. Durch Zusammenstellen eines Entfettungsbades gemäß der Erfindung und durch Verwendung von natürlichen ölverzehrenden Bakterien, die die verunreinigten Gegenstände begleiten, ist es möglich, die Gegenstände zu entfetten, während gleichzeitig die in das Bad eingebrachten Öle biologisch abgebaut werden.In carrying out the method according to the invention, the objects are instead washed with surfactants which emulsify the organic substances, after which the emulsified hydrocarbons are degraded to carbon dioxide and water by adding nutrient salts to the bath in order to activate the microorganisms present in the contaminating substances and thus cause the substances to degrade. By composing a degreasing bath according to the invention and by using natural oil-consuming bacteria which accompany the contaminated objects, it is possible to degrease the objects while at the same time biologically degrading the oils introduced into the bath.
Das neue Verfahren ermöglicht somit die Verwendung von Tensiden statt Natriumhydroxidlösungen für Reinigungszwecke. Weiter werden die Tenside nicht in dem gleichen Maße wie die Natriumhydroxidlösungen in üblichen Verfahren aufgebraucht, da das gemäß der Erfindung zusammengesetzte Reinigungsbad wirksam zwei Jahre lang aufgrund des Abbaus der eintretenden Öle und Fette verwendet werden kann. Übliche Entfettungsverfahren, die Natriumhydroxidlösungen verwenden, können wirksam nur eine kurze Zeitdauer verwendet werden. Das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren kann weiter bei einer niedrigen Temperatur durchgeführt werden. Diese durch die Erfindung erzielten Vorteile führen zu beträchtlichen Kosteneinsparungen, verglichen mit den bekannten Entfettungsverfahren, bei denen Natriumhydroxidlösungen verwendet werden. Weiter ist das erfindungsgemäße Verfahren umweltfreundlicher. Gegenstände oder Materialien, die mit Hilfe von Tensiden gereinigt werden, können ebenfalls einfach abgewaschen werden. Vor der Erfindung war die Verwendung von Tensiden aufgrund der Tatsache verboten, daß ihre Entfettungsfähigkeit äußerst schnell mit steigendem Ölniveau abnimmt, wodurch ein schnelles Erneuern der Tenside erforderlich war. Da hierdurch die Tensidkosten stiegen, führte die Erneuerung zu einem äußerst teuren Verfahren. Der vorgeschlagene Bakterienabbau oder Zerfall der vorhandenen Verunreinigungen ermöglicht es zum ersten Mal, wirksam und rationell Tenside zu verwenden.The new process thus enables the use of surfactants instead of sodium hydroxide solutions for cleaning purposes. Furthermore, the surfactants are not used up to the same extent as the sodium hydroxide solutions in conventional processes, since the cleaning bath composed according to the invention can be used effectively for two years due to the degradation of the oils and fats entering. Conventional degreasing processes using sodium hydroxide solutions can only be used effectively for a short period of time. The cleaning process according to the invention can also be carried out at a low temperature. These advantages achieved by the invention lead to considerable cost savings compared to the known degreasing processes using sodium hydroxide solutions. Furthermore, the process according to the invention is more environmentally friendly. Objects or materials cleaned with the aid of surfactants can also be easily washed off. Before the invention, the use of surfactants was prohibited due to the fact that their degreasing ability decreases extremely quickly with increasing oil levels, which requires rapid renewal of the surfactants. was required. As this increased the cost of surfactants, the renewal process became extremely expensive. The proposed bacterial degradation or decomposition of the existing contaminants makes it possible for the first time to use surfactants effectively and efficiently.
Die vorliegende Erfindung betrifft somit ein Reinigungsverfahren für Gegenstände, das gekennzeichnet ist durch Reinigen der Gegenstände durch Behandeln derselben mit einer wäßrigen Tensidlösung, um die vorhandenen organischen Verunreinigungen zu emulgieren, und durch Hinzufügen von Nährsalzen zu der Tensidlösung, um das Wachstum von Mikroorganismen zum biologischen Abbau der organischen Substanzen einzuleiten, so daß die Tensidlösung im wesentlichen unbeeinflußt bleibt, wobei der biologische Abbau von dem Reinigen getrennt oder gleichzeitig damit durchgeführt wird.The present invention thus relates to a cleaning method for objects, which is characterized by cleaning the objects by treating them with an aqueous surfactant solution to emulsify the organic contaminants present, and by adding nutrient salts to the surfactant solution to induce the growth of microorganisms to biodegrade the organic substances, so that the surfactant solution remains substantially unaffected, the biodegradation being carried out separately from or simultaneously with the cleaning.
Um ein Reinigungsverfahren dieser Art einzuleiten, ist es zuerst notwendig, eine bestimmte Menge organischer Substanzen, wie z. B. Öl und begleitende Bakterien, vor der Aktivierung des bakteriologischen Lebens anzusammeln. Das Öl wird vorzugsweise in dem Reinigungsbad durch Hinzufügen einer Tensidlösung mit einem basischen pH-Wert von 7 bis 14, insbesondere durch Hinzufügen einer basischen Tensidlösung mit einem pH-Wert von 9 bis 11, angesammelt.To initiate a cleaning process of this kind, it is first necessary to accumulate a certain amount of organic substances, such as oil and accompanying bacteria, before the activation of bacteriological life. The oil is preferably accumulated in the cleaning bath by adding a surfactant solution with a basic pH of 7 to 14, in particular by adding a basic surfactant solution with a pH of 9 to 11.
Das Reinigen kann mit irgendeinem beliebigen wasserlöslichen Tensid durchgeführt werden, wie z. B. anionische, kationische, nichtionische und amphoterische Tenside. Dies können Tenside sein, die nicht leicht durch Mikroorganismen abbaubar sind, wie z. B. Halogen enthaltende (Chlor-Brom- und Fluor- enthaltende) Tenside und heterozyklische Tenside. Biologisch abbaubare Tenside werden jedoch vorzugsweise verwendet, so daß der vom Verfahren abgetrennte Schlamm und Schlick nicht die Umgebung verunreinigt. Das Verfahren soll jedoch so gesteuert werden,daß die Mikroorganismen nicht die Tenside abbauen. Diese Steuerung wird vorzugsweise dadurch bewirkt, daß man sicherstellt, daß der Kohlenwasserstoffgehalt des Bades nicht unter 50 mg/l fällt, und daß der Tensidgehalt nicht über 15 Gew.% steigt. Durch ein derartiges Vorgehen wird sichergestellt, daß die Mikroorganismen im wesentlichen die unter allen Umständen vorhandenen organischen Verunreinigungen abbauen, und daß die Tenside praktisch unbeeinflußt bleiben und regeneriert und erneut verwendet werden können. Die Tenside arbeiten etwa bei einem pH-Wert von 7 bis zu einem alkalischen pH-Wert, der nicht das mikrobiologische Wachstum blockiert. Dieser pH-Wert liegt gegenwärtig bei etwa 9,5, kann jedoch durch genetische Manipulation der Mikroorganismen deutlich gesteigert werden. Man hat herausgefunden, daß man gute Reinigungs- und Entfettungsergebnisse bei alkalischen pH-Werten über 8,5 erzielt.The cleaning can be carried out with any water-soluble surfactant such as anionic, cationic, nonionic and amphoteric surfactants. These can be surfactants that are not easily degraded by microorganisms such as halogen-containing (chlorine-bromine and fluorine-containing) surfactants and heterocyclic surfactants. However, biodegradable surfactants are preferably used so that the sludge and silt separated from the process does not contaminate the environment. The process is intended to However, the surfactants must be controlled so that the microorganisms do not degrade the surfactants. This control is preferably achieved by ensuring that the hydrocarbon content of the bath does not fall below 50 mg/l and that the surfactant content does not rise above 15% by weight. Such an approach ensures that the microorganisms essentially degrade the organic contaminants present under all circumstances and that the surfactants remain practically unaffected and can be regenerated and reused. The surfactants work at a pH of about 7 down to an alkaline pH which does not block microbiological growth. This pH is currently about 9.5 but can be increased significantly by genetic manipulation of the microorganisms. It has been found that good cleaning and degreasing results are achieved at alkaline pH values above 8.5.
Es ist ebenfalls möglich, einen Teil der Reinigungsflüssigkeit abzuziehen und in einer getrennten Einheit oder Vorrichtung den biologischen Abbau durchzuführen. In diesem Fall können höhere alkalische pH-Werte in dem tatsächlichen Reinigungsbad verwendet werden. Wenn somit das Reinigungsverfahren und der biologische Abbau getrennt durchgeführt werden, kann das Reinigungsverfahren bei pH-Werten von 7-14 durchgeführt werden. Wenn das Reinigungsverfahren und der biologische Abbau in ein und demselben Bad durchgeführt werden, wird der pH-Wert vorzugsweise zwischen 9,0 und 9,5 eingestellt.It is also possible to withdraw part of the cleaning liquid and carry out the biodegradation in a separate unit or device. In this case, higher alkaline pH values can be used in the actual cleaning bath. Thus, if the cleaning process and the biodegradation are carried out separately, the cleaning process can be carried out at pH values of 7-14. If the cleaning process and the biodegradation are carried out in one and the same bath, the pH value is preferably set between 9.0 and 9.5.
Da die organischen Substanzen,wie z. B. Öle und Fette, kontinuierlich in dem Bad emulgiert werden, nimmt der pH- Wert ab, da die Tenside verbraucht und durch die emulgierten Substanzen gebunden werden. Wenn der pH-Wert bis etwa 9,2-9,4 abgefallen ist, kann eine sorgfältige Dosierung einer Nährlösung in das Bad beginnen, so daß die latente Bakterienkultur im Bad aktiviert wird. Bei Systemen mit einer Volumenkapazität von 2 m³, sollte das System unmittelbar aktiviert werden, wohingegen Systeme mit Volumenkapazitäten in der Größenordnung von 50-100º m³ nicht aktiviert werden sollten, bis der Ölgehalt des Bades auf etwa 500-1000 mg/l angestiegen ist.As the organic substances, such as oils and fats, are continuously emulsified in the bath, the pH decreases as the surfactants are consumed and bound by the emulsified substances. When the pH has dropped to about 9.2-9.4, careful dosing of a nutrient solution into the bath so that the latent bacterial culture in the bath is activated. For systems with a volume capacity of 2 m³, the system should be activated immediately, whereas systems with volume capacities in the order of 50-100º m³ should not be activated until the oil content of the bath has risen to approximately 500-1000 mg/l.
Es ist ebenfalls wichtig, daß frische Tenside kontinuierlich dem Bad dosiert zugeführt werden, um einen konstanten Tensidgehalt und eine konstante Emulgierkapazität aufrechtzuerhalten. Der Tensidgehalt wird vorzugsweise zwischen 1-15 Gew.%, und bevorzugt zwischen 2-5 Gew.% im Fall von normal verschmutzten Gegenständen, und zwischen 5 Gew.% und 10 Gew.% im Fall von stark verschmutzten oder verunreinigten Gegenständen gehalten. Wenn die Reinigung und der biologische Abbau voneinander getrennt durchgeführt werden, kann der Tensidgehalt des Reinigungsbades auf einem hohen Niveau gehalten werden, während das Bad, in dem der biologische Abbau stattfindet, auf dem oben genannten Tensidniveau gehalten wird.It is also important that fresh surfactants are continuously dosed into the bath to maintain a constant surfactant content and a constant emulsifying capacity. The surfactant content is preferably kept between 1-15 wt.%, and preferably between 2-5 wt.% in the case of normally soiled objects, and between 5 wt.% and 10 wt.% in the case of heavily soiled or contaminated objects. If cleaning and biodegradation are carried out separately, the surfactant content of the cleaning bath can be kept at a high level, while the bath in which biodegradation takes place is kept at the surfactant level mentioned above.
Der Gehalt von organischen Substanzen sollte nicht unter 50 mg/ml im biologischen Abbauverfahren abfallen, da die Bakterien dann beginnen, die Tenside bei niedrigeren Gehalten von organischen Verunreinigungen zu verbrauchen. Im Fall von großen Bakterienpopulationen kann der pH-Wert aufgrund des hohen Verbrauchs von Emulsionschemikalien und aufgrund einer Säureerzeugung durch tote Bakterien äußerst schnell abfallen. Der Verunreinigungsgehalt, wie z. B. Öl und Schmierfett, sollte zwischen 50-1000 mg/ml, vorzugsweise zwischen 50 mg/ml und 250 mg/ml, durch Hinzufügen von Nährsubstanzen und pH-Wert erhöhenden Substanzen gehalten werden.The level of organic substances should not fall below 50 mg/ml in the biodegradation process, as the bacteria will then start to consume the surfactants at lower levels of organic contaminants. In the case of large bacterial populations, the pH can fall extremely quickly due to the high consumption of emulsion chemicals and due to acid production by dead bacteria. The level of contaminants, such as oil and grease, should be maintained between 50-1000 mg/ml, preferably between 50 mg/ml and 250 mg/ml, by adding nutrients and pH-increasing substances.
Die Temperatur ist ebenfalls für eine optimale Reinigungsleistung entscheidend. Wenn das Reinigungsverfahren und der biologische Abbau voneinander getrennt durchgeführt werden, sollte die Temperatur des Reinigungsbades zwischen 20ºC und 100ºC liegen. Wenn das Reinigungsverfahren und der biologische Abbau in ein und demselben Bad durchgeführt werden, sollte das Bad bei einer Temperatur zwischen 20ºC und 80ºC, vorzugsweise zwischen 30ºC und 40ºC und noch bevorzugter zwischen 35 und 40ºC gehalten werden, welches sich als hervorragender Arbeitsbereich im Fall von mesophilischen Bakterien herausgestellt hat. Bei diesem Temperaturbereich werden gute Reinigungsergebnisse erzielt, während gleichzeitig die niedrige verwendete Temperatur nur eine geringe Energiezufuhr erfordert. Im Fall von bestimmten Entfettungsverfahren, die z. B. zur Entfernung von Wachsen und Paraffinen verwendet werden, muß die Entfettungstemperatur oberhalb von 50ºC bis 60ºC liegen, wobei es in diesem Fall angebracht sein kann, getrennte Einheiten für das Entfetten und den biologischen Abbau zu verwenden.Temperature is also crucial for optimum cleaning performance. When the cleaning process and the biodegradation are carried out separately, the temperature of the cleaning bath should be between 20ºC and 100ºC. When the cleaning process and the biodegradation are carried out in the same bath, the bath should be kept at a temperature between 20ºC and 80ºC, preferably between 30ºC and 40ºC and more preferably between 35 and 40ºC, which has been shown to be an excellent working range in the case of mesophilic bacteria. This temperature range gives good cleaning results, while at the same time the low temperature used requires only a low energy input. In the case of certain degreasing processes, e.g. For example, if the degreasing process is used to remove waxes and paraffins, the degreasing temperature must be above 50ºC to 60ºC, in which case it may be appropriate to use separate units for degreasing and biodegradation.
Die Umwandlung der Bakterienkultur findet bei Temperaturen oberhalb 40ºC, bei der vorzugsweise thermophile Bakterien aktiv sind, schneller statt, und entsprechend sollte der Gehalt von organischen Verunreinigungen oberhalb 300 mg/l liegen, um zu verhindern, daß die Bakterien die Entfettungschemikalien angreifen.The transformation of the bacterial culture takes place more quickly at temperatures above 40ºC, where thermophilic bacteria are preferentially active, and accordingly the content of organic contaminants should be above 300 mg/l to prevent the bacteria from attacking the degreasing chemicals.
Ein hoher Grad der bakteriellen Aktivität ist erforderlich, wenn große Mengen organischer Verunreinigungen in das Bad gelangen. Damit werden ebenfalls große Bakterienmengen getötet. Bestimmte Bakterienarten erzeugen, wenn sie tot sind, giftige Substanzen, die dazu neigen, das biologische Leben zu zerstören. Entsprechend ist es wesentlich, kontinuierlich die toten Bakterien von dem Reinigungsbad zu trennen. Da tote Bakterien eine geringe Sedimentationsgeschwindigkeit (etwa 0,1 m/h) haben, kann ihre Abtrennung vom Bad manchmal problemvoll sein. Die in der schwedischen Patentschrift 77 01 734-1 beschriebene Abtrennvorrichtung wird diesbezüglich vorzugsweise verwendet. Diese Druckschrift wird hiermit als Literaturstelle eingeführt.A high level of bacterial activity is required when large amounts of organic contaminants enter the bath. This also kills large amounts of bacteria. Certain types of bacteria, when dead, produce toxic substances that tend to destroy biological life. Accordingly, it is essential to continuously separate the dead bacteria from the cleaning bath. Since dead bacteria have a low sedimentation rate (about 0.1 m/h), their separation from the bath can sometimes be problematic. The separation device described in Swedish Patent Specification 77 01 734-1 is preferably used in this regard. This document is hereby incorporated by reference.
Das Verfahren ist vorzugsweise aerob durch Einführen von Luft, die mit Hilfe von Düsen fein verteilt wird.The process is preferably aerobic by introducing air which is finely distributed by means of nozzles.
Die erfindungsgemäß verwendeten Tenside werden im folgenden im einzelnen beschrieben, wobei in den aufgeführten Formeln R ein Alkylrest ist, der eine lange Kette von 8 bis 20 Kohlenstoffatomen aufweist, R' ein kurzer Alkylrest ist, der 1 bis 8 Kohlenstoffatome oder H aufweist und X ein Alkylenrest ist, insbesondere -(CH&sub2;)n, wenn n 1, 2 oder 3 ist.The surfactants used according to the invention are described in detail below, where in the formulas listed R is an alkyl radical which has a long chain of 8 to 20 carbon atoms, R' is a short alkyl radical which has 1 to 8 carbon atoms or H and X is an alkylene radical, in particular -(CH₂)n, when n is 1, 2 or 3.
Die erfindungsgemäß verwendeten Tenside können anionische Tenside, wie Waschmittel und Seifen, z. B. Salze von Karbonsäuren, geeignete Alkali-, insbesondere Kaliumsalze, und Aminsalze (Mono-, Di- und Triäthanolaminsalze), Morpholinsalze von Fettsäuren R-COO-, insbesondere mit 12, 13, 14, 15, 16, 17 und 18 Kohlenstoffatomen, sein. Man kann ebenfalls Salze der Karbonsäuren mit eingesetzten Äther-, Kohlenstoff-, Amid-, Ester- und Sulfonamidgruppen verwenden. The surfactants used according to the invention can be anionic surfactants, such as detergents and soaps, for example salts of carboxylic acids, suitable alkali metal salts, in particular potassium salts, and amine salts (mono-, di- and triethanolamine salts), morpholine salts of fatty acids R-COO-, in particular with 12, 13, 14, 15, 16, 17 and 18 carbon atoms. Salts of carboxylic acids with ether, carbon, amide, ester and sulfonamide groups can also be used.
Schwefelsäureester können ebenfalls verwendet werden, wie z. B. sulfatierte Öle und Fettsäuren, wie z. B. Schwefelsäureester Sulfuric acid esters can also be used, such as sulfated oils and fatty acids, such as sulfuric acid esters
sulfatierte Amide sulfated amides
Alkylsulfate Alkyl sulfates
sulfatierte Fettsäuremonoglyceride gemäß der Formel sulfated fatty acid monoglycerides according to the formula
sulfatierte Fettsäurealkylenamide sulfated fatty acid alkylamides
sulfatierte Äther sulfated ethers
Alkylsulfonate können ebenfalls verwendet werden, wie z. B. einfache Alkylsulfonate Alkyl sulfonates can also be used, such as simple alkyl sulfonates
Sulfobernsteinsäureester Sulfosuccinic acid esters
Alkylsulfonate mit mittleren Gruppen X Alkylsulfonates with medium groups X
Alkylphosphate Alkyl phosphates
Alkylarylsulfonate können ebenfalls verwendet werden, wie z. B. Alkylnaphthalinsulfonate Alkylarylsulfonates can also be used, such as alkylnaphthalenesulfonates
und Alkylbenzolsulfonate and alkylbenzenesulfonates
und Alkylphosphate und Salze der Alkylbenzolphosphorsäuren and alkyl phosphates and salts of alkylbenzenephosphoric acids
Erfindungsgemäß werden ebenfalls kationische Tenside, insbesondere mit Chlor oder Methylsulfationen als Kationen, z. B. Aminsalze, primäre, sekundäre und tertiäre Aminsalze verwendet. According to the invention, cationic surfactants, in particular with chlorine or methyl sulfate ions as cations, e.g. amine salts, primary, secondary and tertiary amine salts, are also used.
primäre, sekundäre und tertiäre Aminsalze mit eingelagerten Ionen X primary, secondary and tertiary amine salts with embedded ions X
Quartärammoniumsalze Quaternary ammonium salts
ebenfalls mit eingelagerten Molekülen X wie bei den Aminsalzen, Phosphorsalze also with embedded molecules X as in the amine salts, phosphorus salts
und Sulfoniumsalze and sulfonium salts
Amphoterische Tenside können ebenfalls verwendet werden, wie z. B. Betaine Amphoteric surfactants can also be used, such as betaine
Sulfobetaine Sulfobetaines
und Sulfatbetaine and sulfate betaines
Nichtionische Tenside können ebenfalls verwendet werden, wie z. B. Äthylenoxidaddukte, wie z. B. AlkylpolyäthylenglykoleNon-ionic surfactants can also be used, such as ethylene oxide adducts, such as alkyl polyethylene glycols
R-(O-CH&sub2;-CH&sub2;)n-OH,R-(O-CH₂-CH₂)n-OH,
Alkylenpolyäthylenglykole Alkylene polyethylene glycols
(O-CH&sub2;-CH&sub2;)n-OH,(O-CH₂-CH₂)n-OH,
AlkylpolyäthylenglykoleAlkylpolyethylene glycols
R-CO(O-CH&sub2;-CH&sub2;)n-OH,R-CO(O-CH₂-CH₂)n-OH,
n=1-60n=1-60
äthoxylierte Propylenglykole ethoxylated propylene glycols
Aminäthoxylat Amine ethoxylate
Unter diesen Verbindungen werden vorzugsweise jene verwendet, die einen geringen bis mittleren Grad der Äthoxylierung aufweisen (n = etwa 0,3 bis 0,7 C, wobei n die Anzahl der Mole Äthylenoxid pro Mol Anfangssubstanz und c die Anzahl der Kohlenstoffatome im hydrophoben Rest darstellt). Ebenfalls werden Fettsäuremonoglyceride Among these compounds, those are preferably used which have a low to medium degree of ethoxylation (n = about 0.3 to 0.7 C, where n is the number of moles of ethylene oxide per mole of initial substance and c is the number of carbon atoms in the hydrophobic residue). Fatty acid monoglycerides are also used.
AnhydrosorbitmonofettsäureesterAnhydrosorbitol monofatty acid ester
R-COO-C&sub6;H&sub1;&sub1;O&sub4;,R-COO-C₆H₁₁O₄,
FettsäurealkylenamideFatty acid alkylamides
R-CONH-X-OH, R-CONH-X-OH,
SaccharosemonofettsäureesterSucrose monofatty acid esters
R-COO-C&sub1;&sub3;H&sub2;&sub1;O&sub2;&sub0;R-COO-C₁₃H₂₁O₂�0
verwendet.used.
Diese Tenside können entweder einzelnd oder in Mischungen verwendet werden. Kationische und nichtionische Tenside und Mischungen davon werden insbesondere verwendet, speziell nichtionische Äthylenoxidaddukte. Beispiele der Tenside, die in dieser Hinsicht verwendet werden können, umfassen 616 Allrent (enthaltend nichtionische Tenside 2-Nonyl- Phenol, kationische Tenside Alkylpolyglykolätheramoniummethylsulfat, Tetrakaliumpyrophosphat, Natriumcitrat, Konservierungsmittel, Isopropanol, Duftmittel, Wasser und Trinatriumnitrilotriacetat). Via® Surf®, Radion®, Meggem 8510® (Äthylenoxidaddukte, Glykole, Phosphate, Silikate). Diese Waschmittel enthalten häufig alkalische Substanzen, die das mikrobiologische Wachstum nicht blockieren, und Hilfswaschmittel, wie z. B. Polyphosphate.These surfactants can be used either singly or in mixtures. Cationic and nonionic surfactants and mixtures thereof are particularly used, especially nonionic ethylene oxide adducts. Examples of surfactants that can be used in this regard include 616 Allrent (containing non-ionic surfactants 2-nonyl phenol, cationic surfactants alkyl polyglycol ether ammonium methyl sulfate, tetrapotassium pyrophosphate, sodium citrate, preservatives, isopropanol, fragrances, water and trisodium nitrilotriacetate). Via® Surf®, Radion®, Meggem 8510® (ethylene oxide adducts, glycols, phosphates, silicates). These detergents often contain alkaline substances that do not block microbiological growth and auxiliary detergents such as polyphosphates.
Die zur Einstellung des pH-Wertes des Systems verwendeten Substanzen sollten wasserlöslich sein, dennoch sollten sie keinen negativen Effekt auf die Tenside und die mikrobiologische Umwandlung haben. Beispiele derartiger basischer Substanzen umfassen Alkalisalze von basischen Pyrosulfaten M&sub4;P&sub2;O&sub7;, wobei M ein Alkali oder Alkalimetall, vorzugsweise Kalium, Polyphosphate, Tripolyphosphat, Metasilikate, wie z. B. Natriummetasilikat, und primäre, sekundäre, tertiäre Amine, insbesondere wasserlösliche und/oder fettemulgierende primäre, sekundäre und tertiäre Alkanolamine, vorzugsweise mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen und wahlweise an dem Alkylteil substituiert, z. B. Mono-, Di- und Triäthanolamine, 2- Amino-1-butanol, 2-Amino-3-methyl-propanol, 2-Amino-2- methyl-1,3-propandiol, 2-Amino-2-äthyl-1,3-propandiol, Tris- (hydroxymethyl-)aminomethan und Isopropanolamin, bezeichnet. Diese Alkalisubstanzen können in Mischungen mit den Tensiden zugeführt werden.The substances used to adjust the pH of the system should be water soluble, yet they should not have a negative effect on the surfactants and the microbiological conversion. Examples of such basic substances include alkali salts of basic pyrosulfates M₄P₂O₇, where M is an alkali or alkali metal, preferably potassium, polyphosphates, tripolyphosphate, metasilicates such as sodium metasilicate, and primary, secondary, tertiary amines, in particular water soluble and/or fat emulsifying primary, secondary and tertiary alkanolamines, preferably having 1 to 10 carbon atoms and optionally substituted on the alkyl moiety, e.g. B. Mono-, di- and triethanolamines, 2-amino-1-butanol, 2-amino-3-methyl-propanol, 2-amino-2-methyl-1,3-propanediol, 2-amino-2-ethyl-1,3-propanediol, tris-(hydroxymethyl-)aminomethane and isopropanolamine, These alkali substances can be added in mixtures with the surfactants.
Im Fall von großen Bakterienpopulationen kann der pH-Wert schnell in Folge des hohen Verbrauchs von emulgierenden Chemikalien und der Erzeugung von Säure durch tote Bakterien abfallen. Um zu verhindern, daß der Tensidverbrauch übermäßig wird, kann die dem Bad zugeführte Nährlösung entsprechend ebenfalls eine für die Tenside geeignete, dem pH- Wert steigernde Substanz, z. B. eine der oben erwähnten, enthalten.In the case of large bacterial populations, the pH can drop rapidly as a result of the high consumption of emulsifying chemicals and the production of acid by dead bacteria. To prevent surfactant consumption from becoming excessive, the nutrient solution added to the bath can also contain a pH-increasing substance suitable for the surfactants, e.g. one of those mentioned above.
Vorzugsweise werden Natriummetasilikat oder alternativ Amine verwendet. Tenside auf der Grundlage von Natriummetasilikat sind für die Verwendung in einer Anzahl von industriellen Oberflächenbehandlungsverfahren ungeeignet, wie z. B. Elektrolyse-Verfahren zum Aufbringen von Chrom, Nickel und anderen Metallen. Bei diesen Verfahren muß die verwendete alkalische Substanz auf Aminen basieren.Preferably, sodium metasilicate or alternatively amines are used. Sodium metasilicate-based surfactants are unsuitable for use in a number of industrial surface treatment processes, such as electrolysis processes for applying chromium, nickel and other metals. In these processes, the alkaline substance used must be amine-based.
Die erfindungsgemäß zugeführten Nährsubstanzen sind solche, die überlicherweise für die Kultivierung von Mikroorganismen verwendet werden. Diese Substanzen sollen N, S, Mg, K, P, und eine Kohlenstoffquelle enthalten und können ebenfalls Spurenmetalle, wie Zn, Mn, Cu, Co, Mo enthalten. Eine geeignete Mischung enthält einen Gewichtsteil Mg²&spplus;, einen Gewichtsteil SO&sub2;&submin;, 8 Gewichtsteile K&sup4;&spplus;, 32 Gewichtsteile PO³&supmin;, 80 Gewichtsteile NH&spplus;, eine Kohlenstoffquelle in Form von Glukose mit 1600 Gewichtsteilen, kleinere Mengen Zink, Mangan, Kupfer, Kobalt und Molybdän, pH-Wert erhöhende Substanzen, z. B. Alkali, und pH-Wert erniedrigende Säure, z. B. H&sub3;PO&sub4;, O&sub2; 3000 Gewichtsteile in Form von Sauerstoff oder Luft. Die Zusammensetzung der Nährsubstanzen ist jedoch Stand der Technik und kann vom Fachmann leicht ermittelt werden.The nutrients added according to the invention are those that are usually used for the cultivation of microorganisms. These substances should contain N, S, Mg, K, P, and a carbon source and can also contain trace metals such as Zn, Mn, Cu, Co, Mo. A suitable Mixture contains one part by weight of Mg²⁺, one part by weight of SO₂�min, 8 parts by weight of K⁻⁻, 32 parts by weight of PO³⁻, 80 parts by weight of NH⁺, a carbon source in the form of glucose with 1600 parts by weight, smaller amounts of zinc, manganese, copper, cobalt and molybdenum, pH-increasing substances, e.g. alkali, and pH-lowering acid, e.g. H₃PO₄, O₂ 3000 parts by weight in the form of oxygen or air. The composition of the nutrient substances is, however, state of the art and can be easily determined by a person skilled in the art.
Die erfindungsgemäß aktivierten Mikroorganismen sind folgende:The microorganisms activated according to the invention are the following:
In Mineralölen werden gefunden:The following are found in mineral oils:
Pseudomonas sppPseudomonas spp
Pseudomonas pseudoalcaligenesPseudomonas pseudoalcaligenes
Pseudomonas alcaligenesPseudomonas alcaligenes
Alteromonas putrefaciensAlteromonas putrefaciens
Pseudomonas stutzeriPseudomonas stutzeri
Aeromonas sppAeromonas spp
Enterobacteriaceae sppEnterobacteriaceae spp
Klebsiella pneumoniaeKlebsiella pneumoniae
Enterobacter agglomeransEnterobacter agglomerans
Klebsiella oxytocaKlebsiella oxytoca
Proteus vulgarisProteus vulgaris
Citrobacter diversusCitrobacter diversus
Escherichia coliEscherichia coli
Citrobacter freundiiCitrobacter freundii
Morganella morganiiMorganella morganii
Thiobacillus sppThiobacillus spp
Thiobacillus ferrooxidansThiobacillus ferrooxidans
Aerococcus viridansAerococcus viridans
Cladisporium resinaeCladisporium spp.
Alkane oxidizing sppAlkanes oxidizing spp
Acinetobacter sppAcinetobacter spp
Arthrobacter sppArthrobacter spp
Nocardia sppNocardia spp
Cyronebacterium sppCyronebacterium spp
Xanthomonas sppXanthomonas spp
Brevibacterium sppBrevibacterium spp
In synthetischen Ölen werden gefunden:In synthetic oils are found:
Pseudomonas sppPseudomonas spp
Pseudomonas pseudoalcaligenesPseudomonas pseudoalcaligenes
Pseudomonas alcaligenesPseudomonas alcaligenes
Pseudomonas fluorescensPseudomonas fluorescens
Pseudomonas putidaPseudomonas putida
Acinetobacter sppAcinetobacter spp
Acinetobacter calcoaceticusAcinetobacter calcoaceticus
Thiobacillus sppThiobacillus spp
Thiobacillus thiooxidansThiobacillus thiooxidans
Flavobacterium odoratumFlavobacterium odoratum
Enterobacteriaceae sppEnterobacteriaceae spp
Bacillus sppBacillus spp
Alkane oxidizing sppAlkanes oxidizing spp
Arthrobacter sppArthrobacter spp
Nocardia sppNocardia spp
Corynebacterium sppCorynebacterium spp
Xanthomonas sppXanthomonas spp
Brevibacterium sppBrevibacterium spp
Gemäß der Erfindung ist es ebenfalls möglich, den Prozeß durch Hinzufügen kultivierter Stämme der oben erwähnten Bakterien einzuleiten. Es ist ebenfalls möglich, ein Reinigungsverfahren durch Hinzufügen von Schlick oder Schlamm zum Bad, der von einem vorherigen Verfahren isoliert wurde, einzuleiten.According to the invention, it is also possible to initiate the process by adding cultured strains of the above-mentioned bacteria. It is also possible to initiate a cleaning process by adding silt or mud to the bath which has been isolated from a previous process.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, Tenside wirksam und wirtschaftlich zur Reinigung industrieller Güter, bevor diese Güter einer weiteren Behandlung unterworfen werden, zu verwenden, wobei derartige Güter früher hauptsächlich mit Natronlaugenlösungen entfettet wurden. Das Verfahren ermöglicht die Verwendung von Tensiden, da der Gehalt der organischen Verunreinigungen im Reinigungsbad konstant auf einem niedrigen Niveau gehalten werden kann. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Bad über eine Zeitdauer bis zu etwa 2 Jahren verwendet werden, im Gegensatz zu der Zeitdauer von etwa 1 Monat im Falle des früher bekannten Reinigungsverfahrens, in Abhängigkeit von der Menge der verunreinigten Gegenstände oder Güter, die in dem Bad entfettet wurden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gereinigte Gegenstände können auch leicht von der Reinigungslösung freigewaschen werden. Die nach dem bekannten Verfahren gereinigten Gegenstände können nicht so leicht gewaschen werden, da Ätznatron oder Lauge schwierig abzuwaschen ist. Das vorliegende Verfahren kann ebenfalls bei niedrigen Temperaturen durchgeführt werden, und zwar in dem Bereich von 35ºC-40ºC, im Gegensatz zu den bei dem früheren Entfettungsverfahren verwendeten hohen Temperaturen von 90ºC-95ºC. Das bedeutet, daß man Energie sparen kann. Aufgrund der eingesparten Energie und der wirksameren Verwendung der Chemikalien erhält man eine Kostenreduzierung von 60-80 %.The process according to the invention makes it possible to use surfactants effectively and economically for cleaning industrial goods before these goods are subjected to further treatment, such goods previously being degreased mainly with caustic soda solutions. The process makes it possible to use surfactants because the content of organic contaminants in the cleaning bath is constant. can be kept at a low level. When carrying out the process according to the invention, the bath can be used for a period of up to about 2 years, as opposed to the period of about 1 month in the case of the previously known cleaning process, depending on the amount of contaminated objects or goods degreased in the bath. Objects cleaned by the process according to the invention can also be easily washed free of the cleaning solution. The objects cleaned by the known process cannot be washed so easily, since caustic soda or lye is difficult to wash off. The present process can also be carried out at low temperatures, in the range of 35ºC-40ºC, as opposed to the high temperatures of 90ºC-95ºC used in the previous degreasing process. This means that energy can be saved. Due to the energy saved and the more efficient use of chemicals, a cost reduction of 60-80% is obtained.
Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Gerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Reinigungsverfahren. Dieses Gerät ist gekennzeichnet durch einen Reinigungstank, der oberhalb eines Waschflüssigkeitstanks und oberhalb eines Spülflüssigkeitstanks angeordnet ist, wobei der Boden des Reinigungstanks vollständig oder teilweise mit der Decke des Waschflüssigkeitstanks bzw. des Spülflüssigkeitstanks übereinstimmt. Die Böden der drei Tanks können konisch ausgebildet sein.The invention also relates to a device for carrying out the cleaning method according to the invention. This device is characterized by a cleaning tank which is arranged above a washing liquid tank and above a rinsing liquid tank, the bottom of the cleaning tanks completely or partially coincide with the ceiling of the washing liquid tank or the rinsing liquid tank. The bottoms of the three tanks can be conical.
Der Reinigungstank kann irgendeine gewünschte Form aufweisen, wie z. B. rund, quadratisch, rechtwinklig, obwohl er vorzugsweise offen und rund ausgeführt ist. Die Waschflüssigkeits- und Reinigungsflüssigkeitstanks können ebenfalls irgendeine gewünschte Form haben. Die Tanks sind vorzugsweise geschlossen. Der Spülflüssigkeitstank und der Waschflüssigkeitstank können eine Decke oder ein Dach aufweisen, dessen gesamte Oberfläche größer oder kleiner als die Bodenfläche des Reinigungstanks ist. Diese Decken können ebenfalls vollständig oder teilweise mit dem Boden des Reinigungstanks zusammenfallen. Somit können der Spülflüssigkeitstank und der Waschflüssigkeitstank über den Boden des Reinigungstanks vorstehen oder mit seinen äußeren Grenzen zusammenfallen, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, oder die Decken können einen Teil der äußeren Bodenfläche des Reinigungstanks frei lassen.The cleaning tank may have any desired shape, such as round, square, rectangular, although it is preferably open and round. The washing liquid and cleaning liquid tanks may also have any desired shape. The tanks are preferably closed. The rinsing liquid tank and the washing liquid tank may have a ceiling or roof whose total surface area is larger or smaller than the bottom surface of the cleaning tank. These ceilings may also be completely or partially coincident with the bottom of the cleaning tank. Thus, the rinsing liquid tank and the washing liquid tank may protrude above the bottom of the cleaning tank or coincide with its outer boundaries, as shown in Fig. 3, or the ceilings may leave part of the outer bottom surface of the cleaning tank exposed.
Die drei Tanks zum Reinigen und zur Aufnahme der Waschflüssigkeit bzw. der Spülflüssigkeit sind vorzugsweise in einem ersten zylindrischen Tank mit einem konischen Boden gruppiert. Der Tank wird zuerst transversal zu seiner Längsachse unterteilt, so daß man einen oberen Reinigungstank erhält, und dann wird er diametral nach unten unterhalb des Reinigungstanks unterteilt, so daß man einen Waschflüssigkeitstank und einen Spülflüssigkeitstank erhält. Vorzugsweise ist nur der konische Teil des ersten zylindrischen Tanks in einen Tank für die Waschflüssigkeit und einen Tank für die Spülflüssigkeit unterteilt, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Der erste zylindrische Tank kann jedoch ebenfalls transversal zu der Längsachse oberhalb des konischen Teils unterteilt werden, so daß der Waschflüssigkeits- und Spülflüssigkeitstank einen oberen zylindrischen Teil und einen unteren konischen Teil erhalten.The three tanks for cleaning and for holding the washing liquid or rinsing liquid are preferably in a first cylindrical tank with a conical bottom grouped. The tank is first divided transversely to its longitudinal axis to obtain an upper cleaning tank and then it is divided diametrically downwards below the cleaning tank to obtain a washing liquid tank and a rinsing liquid tank. Preferably only the conical part of the first cylindrical tank is divided into a tank for the washing liquid and a tank for the rinsing liquid, as shown in Fig. 3. However, the first cylindrical tank can also be divided transversely to the longitudinal axis above the conical part so that the washing liquid and rinsing liquid tanks obtain an upper cylindrical part and a lower conical part.
Vorzugsweise sind Auslaßöffnungen vom Reinigungstank zu dem Waschflüssigkeitstank bzw. dem Spülflüssigkeitstank und Öffnungen für den Weitertransport der Wasch- und Spülflüssigkeit von dem entsprechenden Waschflüssigkeits- und Spülflüssigkeitstank in dem Reinigungstank, verschließbare Auslässe von dem entsprechenden Waschflüssigkeits- und Spülflüssigkeitstank, verschließbare Einlässe für Frischwasser, Waschflüssigkeit und Additive zu dem Waschflüssigkeitstank und ein verschließbarer Einlaß zur Zuführung von Frischwasser zu dem Spülflüssigkeitstank vorgesehen.Preferably, outlet openings from the cleaning tank to the washing liquid tank or the rinsing liquid tank and openings for the further transport of the washing and rinsing liquid from the corresponding washing liquid and rinsing liquid tank in the cleaning tank, closable outlets from the corresponding washing liquid and rinsing liquid tank, closable inlets for fresh water, washing liquid and additives to the washing liquid tank and a closable inlet for supplying fresh water to the rinsing liquid tank are provided.
Der Spülflüssigkeitstank und der Waschflüssigkeitstank können Einrichtungen zum Aufheizen des Inhalts der Tanks und ebenfalls Einrichtungen zum Belüften der Tanks aufweisen. Der Waschflüssigkeitstank umfaßt vorzugsweise Belüftungseinrichtungen. Der Waschflüssigkeitstank kann ebenfalls Bewegungs- oder Rühreinrichtungen aufweisen. Eine Bewegung der Tankinhalte wird jedoch vorzugsweise durch Belüften des Tanks bewirkt.The rinsing liquid tank and the washing liquid tank can have devices for heating the contents of the tanks and also devices for ventilating the tanks. The washing liquid tank preferably comprises ventilation devices. The washing liquid tank can also have movement or stirring devices. However, movement of the tank contents is preferably brought about by ventilating the tank.
Die Erfindung soll nun im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden, in denenThe invention will now be described in detail with reference to the drawings in which
Fig. 1 ein Fließbild zur Darstellung eines üblichen Bades zur Durchführung von Entfettungen und biologischen Abbauverfahren gemäß Beispiel 1,Fig. 1 is a flow chart showing a typical bath for carrying out degreasing and biological degradation processes according to Example 1,
Fig. 2 ein Fließbild zur Darstellung getrennter Einheiten zur Durchführung der Entfettungs- und biologischen Abbauverfahren gemäß Beispiel 3 undFig. 2 is a flow chart showing separate units for carrying out the degreasing and biological degradation processes according to Example 3 and
Fig. 3 eine bevorzugte Ausführungsform des Gerätes zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt.Fig. 3 shows a preferred embodiment of the device for carrying out the method according to the invention.
Das erfindungsgemäße Gerät wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben. Wenn das dargestellte Gerät verwendet wird, werden die zur reinigenden Güter oder Gegenstände A in dem Reinigungstank 1, z. B. mit Hilfe eines Korbes, angeordnet. Das Ventil 6 wird geöffnet und eine Pumpe eingeschaltet, woraufhin Waschflüssigkeit, enthaltend Tensid und Alkali, vom Tank 2 hochgepumpt wird und auf die Gegenstände oder Güter unter starkem Druck aufgebracht wird. Dies kann entweder manuell oder durch im Reinigungstank 1 installierte Düsen erfolgen. Die Waschflüssigkeit emulgiert Öl, Fett und ähnliche Verunreinigungen. Nach dem Waschen der Gegenstände wird das Ventil 4 im Reinigungstank 1 geöffnet, und die gebrauchte Waschflüssigkeit läuft zurück in den Waschflüssigkeitstank 2. Dann wird das Ventil 7 geöffnet und eine Pumpe eingeschaltet, woraufhin Spülwasser in der oben beschriebenen Weise über die Gegenstände gesprüht wird, um die Waschflüssigkeit davon abzuspülen. Das Ventil 5 im Reinigungstank 1 wird dann geöffnet, und das Spülwasser läuft zurück in den Tank 3. Nachdem das Gerät einige Stunden in Betrieb ist, hat sich Öl und Fett in der Waschflüssigkeit im Tank 2 angesammelt. Zu diesem Zeitpunkt kann das kontinuierliche Dosieren von Tensiden, Alkali und Nährsalzen begonnen werden und der pH-Wert auf 8.5-9.5 eingestellt werden, so daß man ein maximales Wachstum der Mikroorganismen ermöglicht. Der Waschflüssigkeitstank, der im Fall des dargestellten Gerätes der Tank ist, in dem die Verunreinigungen biologisch abgebaut werden, wird belüftet, und der Inhalt wird mit Hilfe von durch eine Luftleitung 16 eintretende Luft bewegt. Der pH-Wert fällt mit steigendem Ölgehalt. Der pH-Wert wird daher auf den oben genannten pH- Wertbereich eingestellt, so daß der Ölgehalt innerhalb eines Bereiches von 100-500 mg/l gehalten wird.The apparatus according to the invention will now be described with reference to Fig. 3. When the apparatus shown is used, the goods or objects A to be cleaned are placed in the cleaning tank 1, e.g. by means of a basket. The valve 6 is opened and a pump is switched on, whereupon washing liquid containing surfactant and alkali is pumped up from the tank 2 and applied to the objects or goods under high pressure. This can be done either manually or through nozzles installed in the cleaning tank 1. The washing liquid emulsifies oil, grease and similar contaminants. After the objects have been washed, the valve 4 in the cleaning tank 1 is opened and the used washing liquid runs back into the washing liquid tank 2. Then the valve 7 is opened and a pump is switched on, whereupon rinsing water is sprayed over the objects in the manner described above to rinse the washing liquid therefrom. The valve 5 in the cleaning tank 1 is then opened and the rinsing water flows back into the tank 3. After the device has been in operation for a few hours, oil and grease have accumulated in the washing liquid in the tank 2. At this point, the continuous dosing of surfactants, alkali and nutrient salts can be started and the pH value can be adjusted to 8.5-9.5, so that maximum growth of the microorganisms is possible. The washing liquid tank, which is in the In the case of the apparatus shown, the tank in which the contaminants are biodegraded is ventilated and the contents are agitated by means of air entering through an air line 16. The pH value falls as the oil content increases. The pH value is therefore adjusted to the pH value range mentioned above so that the oil content is maintained within a range of 100-500 mg/l.
Unter diesen Bedingungen ist es möglich, ein kontinuierliches Entfettungsverfahren durchzuführen, wobei ölverunreinigte Gegenstände konstant in den Reinigungstank 1 eingebracht und mit Waschflüssigkeit auf der Basis von Tensiden und Alkali entfettet werden, welche Öl und darin vorhandene Bakterien nach der Berührung mit den Gegenständen emulgiert, so daß die Bakterien in der Lage sind, darauffolgend den Ölgehalt des Waschflüssigkeitstanks 2 innerhalb eines Bereiches von 100-500 mg/l zu reduzieren, wobei der Tank 2 als ein Kultivierungstank für Mikroorganismen dient.Under these conditions, it is possible to carry out a continuous degreasing process, whereby oil-contaminated objects are constantly introduced into the cleaning tank 1 and degreased with washing liquid based on surfactants and alkali, which emulsifies oil and bacteria present therein after contact with the objects, so that the bacteria are able to subsequently reduce the oil content of the washing liquid tank 2 within a range of 100-500 mg/l, the tank 2 serving as a cultivation tank for microorganisms.
Das Verfahren wird durch die Tatsache vereinfacht, daß der untere Teil des Gerätes konisch ausgebildet ist. Da der Waschflüssigkeitstank 2 konisch ist, hat er einen definierten untersten Punkt, zu dem die Verunreinigungen und toten Bakterien absinken können und von dem die Verunreinigungen kontinuierlich über das Ventil 8 zu einem Abfallauslaß entfernt werden können. Der Spülwassertank 3 ist ebenfalls konisch und umfaßt ein Auslaßventil 9. Die Bakterienpopulation kann bei niedrigen Temperaturen, vorzugsweise bei 35-40ºC im Fall eines mesophilen Verfahrens, oder bei 40-60ºC im Fall von thermophilen Bakterien ablaufen. Diese Temperaturbereiche können im Waschflüssigkeitstank 2 mit Hilfe der Heizeinrichtungen 13 aufrechterhalten werden. Die Tankinhalte können ebenfalls mit heißer Luft erwärmt werden. Die Temperatur des Inhalts des Spülwassertanks 3 kann ebenfalls mit Hilfe der Einrichtung 14 geregelt werden. Eine Optimierung des Waschverfahrens für große Bakterienpopulationen durch Einstellen des pH-Werts und der Nährsubstanzen und der frischen Tenside ermöglicht es, daß der Tensidverbrauch niedrig gehalten werden kann, d. h. bei 10 % der berechneten in das System eingeführten Ölmenge. Durch Belüftung wird kontinuierlich Sauerstoff zugeführt, wobei die Sauerstoffeinblasung so angeordnet ist, daß tote Bakterien und eintretende Verunreinigungen kontinuierlich durch das Ventil 6 abgeführt werden können. Dies ermöglicht optimale Bakterienwachstumsbedingungen und eine wirksame und rationelle Verwendung der Tenside für das Entfetten industrieller Gegenstände und Güter.The process is simplified by the fact that the lower part of the device is conical. Since the washing liquid tank 2 is conical, it has a defined lowest point to which the contaminants and dead bacteria can sink and from which the contaminants are continuously removed via the valve 8 to a waste outlet. The rinse water tank 3 is also conical and comprises an outlet valve 9. The bacterial population can run at low temperatures, preferably at 35-40ºC in the case of a mesophilic process, or at 40-60ºC in the case of thermophilic bacteria. These temperature ranges can be maintained in the wash liquid tank 2 by means of the heating devices 13. The tank contents can also be heated with hot air. The temperature of the contents of the rinse water tank 3 can also be controlled by means of the device 14. Optimization of the wash process for large bacterial populations by adjusting the pH and the nutrients and fresh surfactants enables the surfactant consumption to be kept low, ie at 10% of the calculated amount of oil introduced into the system. Oxygen is continuously supplied by aeration, the oxygen injection being arranged so that dead bacteria and incoming contaminants can be continuously discharged through the valve 6. This enables optimal bacterial growth conditions and an effective and rational use of surfactants for degreasing industrial objects and goods.
Die Erfindung wird im folgenden im einzelnen unter Bezugnahme auf eine Anzahl von Beispielen erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to a number of examples.
Ein Standardverfahren wird in einem Niedrigtemperaturreinigungssystem durchgeführt, bei dem die Reinigung und der biologische Abbau in ein und demselben Bad durchgeführt werden. Ein Strom von zu reinigenden Gegenständen oder Gütern wird mittels eines Querförderers oder einer Trommel dem Verfahrensbad 17 (siehe Fig. 1) zugeführt und in dem Bad etwa 2 bis 20 Minuten belassen, so daß Öl und Verunreinigungen abgewaschen werden. Mit einem Motor 18 und einem Ventilator 19 wird über eine Leitung 20 kontinuierlich vom Boden des Bades Luft in das Bad geblasen, so daß der Badinhalt gründlich bewegt und die Sauerstoffzufuhr maximiert wird. Badflüssigkeit wird über ein Ventil 21 mit einer Pumpe 22 kontinuierlich von dem Bad zu einer Abscheidereinheit 23 zur Extraktion der Verunreinigungen und toten Bakterien über ein Ventil 24 zu einem Schlammtank 25 geführt. Der Schlamm oder Schlick wird von der Abscheiderkompressionszone abgezogen. Tenside werden kontinuierlich dem Bad von einem Tank 26 in der gleichen Menge zugeführt, wie Tenside verbraucht werden. Nährlösung, Camex Bio 104-1, wird absatzweise vom Tank 27 dosiert dem Bad zugeführt, so daß die an dem pH-Wert Meßgerät eingestellten Sollwerte konstant gehalten werden. Die beste mesophile Bakterienkultur erhält man, wenn die Badtemperatur bei 38 ± 1ºC gehalten wird.A standard process is carried out in a low temperature cleaning system in which cleaning and biodegradation are carried out in one and the same bath. A stream of articles or goods to be cleaned is fed to the process bath 17 (see Fig. 1) by means of a cross conveyor or drum and is left in the bath for about 2 to 20 minutes so that oil and contaminants are washed away. Air is continuously blown into the bath from the bottom of the bath by a motor 18 and a fan 19 via a line 20 so that the bath contents are thoroughly agitated and the oxygen supply is maximized. Bath liquid is continuously fed from the bath via a valve 21 with a pump 22 to a sludge tank 25 for extraction of the contaminants and dead bacteria via a valve 24. The sludge or sludge is withdrawn from the separator compression zone. Surfactants are continuously added to the bath from a tank 26 in the same amount as surfactants are consumed. Nutrient solution, Camex Bio 104-1, is added to the bath in increments from tank 27 so that the setpoint values set on the pH meter are kept constant. The best mesophilic bacterial culture is obtained when the bath temperature is kept at 38 ± 1ºC.
Die Nährlösung und die Tensidlösung wird durch die Ventile 28, 29, 30 bzw. 31 mit Pumpen 32 und 33 zugeführt und wird mit der vom Abscheider 23 abgetrennten Lösung durch Ventil 36 in einer Mischeinheit 35 gemischt und dem Verfahrenstank 17 zugeführt. Ein Thermostat 36 und eine Heizung 37 sind im Verfahrenstank 16 angeordnet. Frischwasser wird dem Tank 17 durch eine Leitung 37 zugeführt.The nutrient solution and the surfactant solution are fed through valves 28, 29, 30 and 31, respectively, with pumps 32 and 33 and are mixed with the solution separated by the separator 23 through valve 36 in a mixing unit 35 and fed to the process tank 17. A thermostat 36 and a heater 37 are arranged in the process tank 16. Fresh water is fed to the tank 17 through a line 37.
Die verwendete Tensidlösung ist Camex Bio 104, die eine Mischung von 1 bis 5 Gew.% Natriummetasilikat, 5 bis 10 Gew.% Tetrakaliumpyrophosphat, 5 bis 10 Gew.% nichtionischen und kationischen Tensiden enthält und einen pH-Wert von 13 hat. Diese Lösung wird auf eine 5 %ige Tensidlösung mit einem pH-Wert von 10 verdünnt.The surfactant solution used is Camex Bio 104, which contains a mixture of 1 to 5 wt% sodium metasilicate, 5 to 10 wt% tetrapotassium pyrophosphate, 5 to 10 wt% non-ionic and cationic surfactants and has a pH of 13. This solution is diluted to a 5% surfactant solution with a pH of 10.
Die verwendete Nährlösung hat folgende GrundzusammensetzungThe nutrient solution used has the following basic composition
1,2 kg MgCl&sub2;6H&sub2;O Magnesiumchlorid1.2 kg MgCl₂6H₂O magnesium chloride
1,8 kg KOH Kaliumhydroxid1.8 kg KOH potassium hydroxide
3,3 kg H&sub2;SO&sub4; 37 % Schwefelsäure3.3 kg H₂SO₄ 37% sulphuric acid
100 kg H&sub3;PO&sub4; 85 % Phosphorsäure100 kg H₃PO₄ 85 % phosphoric acid
40 kg NH&sub4;C1 Ammoniumchlorid40 kg NH₄C1 ammonium chloride
25 kg Glukose.25 kg glucose.
Diese Lösung wird mit Wasser auf 300 Liter verdünnt.This solution is diluted with water to 300 liters.
2 kg dieser Grundlösung werden mit 210 kg NH&sub4;SiO&sub3; vermischt, und dann wird die Mischung auf 600 Liter verdünnt.2 kg of this basic solution are mixed with 210 kg of NH₄SiO₃, and then the mixture is diluted to 600 liters.
Man erhält die folgenden Betriebsparameter:The following operating parameters are obtained:
Badwasser 25 m³Bath water 25 m³
Heizenergie 20 kWhHeating energy 20 kWh
Tensidkonzentration 5%Surfactant concentration 5%
Temperatur 38ºCTemperature 38ºC
Lufteinblasung 180 m³/hAir injection 180 m³/h
Gegenstände oder Güter in das Bad 6000 t/JahrObjects or goods in the bath 6000 t/year
Produktionszeit 1700 h/JahrProduction time 1700 h/year
Gegenstandsoberfläche 600 000 m²/JahrObject surface 600 000 m²/year
Im Bad emulgiertes Öl 3000 kg/JahrOil emulsified in bath 3000 kg/year
Im Bad emulgiertes Öl 14 kg/TagOil emulsified in bath 14 kg/day
Tensidverbrauch 1.250 kg/JahrSurfactant consumption 1,250 kg/year
Dosierte Tensidmenge (24 h) CB 104 0,15 kg/h.Dosed surfactant quantity (24 h) CB 104 0.15 kg/h.
Bakterienaktivität bei Normalbetrieb 1,2·10&sup6; bact/mlBacterial activity during normal operation 1.2·10⁶ bact/ml
Dosierte Nährlösungsmenge CB 104-1 auf pH-Wert 9,4-9,5Dosed nutrient solution amount CB 104-1 to pH 9.4-9.5
Trockensubstanzgehalt des abgeführten Schlamms 5-8 % 3 m³/JahrDry matter content of the discharged sludge 5-8 % 3 m³/year
Trockensubstanzgehalt des abgeführten Schlamms 5-8 % 10 l/TagDry matter content of the discharged sludge 5-8 % 10 l/day
Schlamm mit Bakterienaktivität 2,4·10&sup7; bact./mlSludge with bacterial activity 2.4·10&sup7; bact./ml
Gehalt des Bades an Normalöl oder Aromaten 50-250 mg/lContent of the bath of normal oil or aromatics 50-250 mg/l
Gehalt an Normalöl oder Aromaten des Schlamms 50-150 mg/lNormal oil or aromatics content of the sludge 50-150 mg/l
Beispiel 1 oben wird wiederholt mit dem Unterschied jedoch, daß die Nährlösung statt mit Natriumsilikat mit Amin wie folgt vermischt wird. 2 kg der Grundlösung werden mit 400 kg alkalischem Amin, wie z. B. Diäthanolamin oder Triäthanolamin, vermischt. Die Mischung wird mit Wasser auf 600 l verdünnt. Dieses Beispiel ist besonders für die Anwendung bei Gütern oder Gegenständen geeignet, die mit Chrom, Nickel oder anderen Metallen mittels eines elektrolytischen Beschichtungsverfahren beschichtet werden sollen.Example 1 above is repeated with the difference that the nutrient solution is mixed with amine instead of sodium silicate as follows. 2 kg of the base solution is mixed with 400 kg of alkaline amine, such as diethanolamine or triethanolamine. The mixture is diluted to 600 l with water. This example is particularly suitable for use with goods or objects that are to be coated with chromium, nickel or other metals using an electrolytic coating process.
Hochtemperaturentfettungsbad und eine getrennte Einheit für den biologischen Abbau (Fig. 2).High temperature degreasing bath and a separate unit for biodegradation (Fig. 2).
Die Gegenstände oder Güter werden durch eine Waschmaschine 39 auf einem Förderband 40 geleitet und dann in einer Spüleinheit 42 gespült. Eine 5 %ige Tensidlösung wird aus der Grundlösung gemäß Beispiel 1 bei einer Temperatur von 50-90ºC gemischt, woraufhin die Lösung unter hohem Druck den Oberflächen der Gegenstände oder Güter zugeführt wird, so daß darauf vorhandenes Öl oder vorhandene Verunreinigungen gelöst und emulgiert werden. Das Waschen und Spülen wird durch die Düsen 42 durchgeführt. Ein Teil der Waschflüssigkeit wird zu der biologischen Abbaueinheit 43 zum Vermindern des Öls und der Verunreinigungen überführt. Die Nährlösung gemäß Beispiel 1 wird der biologischen Abbaueinheit 43 von einem Tank 44 zugeführt. Frische Tensidlösung wird der Regenerationseinheit 43 von einem Tank 45 zugeführt. Die Temperatur der biologischen Abbaueinheit wird nach der Sauerstoffanreicherung des Inhalts der Einheit durch Einblasen von Luft auf 20-30ºC abgesenkt. Entsprechend erhält eine mesophile Bakterienkultur optimale Wachstumsbedingungen, wenn diese Strömung durch die biologische Einheit fließt. Der Strom gelangt dann zum zentralen Abscheiderteil, in dem tote Bakterien, Schlamm und Schlick zu einer Kompressionszone zur Abführung aus dem Schlammtank 46 gelangen. Es wird ebenfalls Luft in den Reinigungstank 39 eingeblasen. In allen Tanks 39, 41 und 43 sind Heizungen angeordnet.The objects or goods are passed through a washing machine 39 on a conveyor belt 40 and then rinsed in a rinsing unit 42. A 5% surfactant solution is mixed from the base solution according to Example 1 at a temperature of 50-90ºC, whereupon the solution is supplied under high pressure to the surfaces of the objects or goods so that any oil or contaminants present thereon are dissolved and emulsified. The washing and rinsing is carried out through the nozzles 42. Part of the washing liquid is transferred to the biodegradation unit 43 for reducing the oil and contaminants. The nutrient solution according to Example 1 is supplied to the biodegradation unit 43 from a tank 44. Fresh surfactant solution is supplied to the regeneration unit 43 from a tank 45. The temperature of the biological degradation unit is lowered to 20-30ºC by blowing air into it after oxygenation of the contents of the unit. Accordingly, a mesophilic bacterial culture is provided with optimal growth conditions when this flow passes through the biological unit. The flow then passes to the central separator section where dead bacteria, sludge and silt are passed to a compression zone for discharge from the sludge tank 46. Air is also blown into the cleaning tank 39. Heaters are arranged in all tanks 39, 41 and 43.
Das biologische Abbauverfahren wird in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 beschrieben geregelt, und die Einblasung der Luft und die Dosierung der Tenside wird kontinuierlich bewirkt, wohingegen die alkalische Nährlösung absatzweise auf einen pH-Wert von 9,4-9,5 dosiert zugeführt wird.The biodegradation process is controlled in the same way as described in Example 1, and the injection of air and the dosing of surfactants are carried out continuously, whereas the alkaline nutrient solution is added intermittently to a pH value of 9.4-9.5.
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