DE4238719A1 - Verfahren zur Abwasserbehandlung und Recycling der Abwässer in Kfz-Betriebswerkstätten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abwasserbehandlung und Wiederge­ winnung von Waschabwässern in Kfz-Betrieben.

Während der Umweltschutz bei der Kfz-Produktion entweder dem Stand der Technik entspricht oder sogar darüber hinaus geht, ist der betriebliche Um­ weltschutz und die betriebliche Abwasserbehandlung in den

• - Autohäusern
• - Lackierbetrieben
• - Speditionen
• - Busunternehmen
• - diversen Kleinunternehmen (Autowaschanlagen, spezialisierten Reparaturbetrieben)

noch nicht so weit entwickelt. Dies bedeutet, daß bei der Produktion der Auto­ mobile meist ein Maximum an Recyclingtechnik und umweltschonenden Pro­ duktionsverfahren eingesetzt wird, während bei Wartung und Pflege der Fahr­ zeuge oftmals nur gesetzliche Mindestanforderungen erfüllt werden.

Viele Produktionsbetriebe liegen in Ballungszentren. Der Umweltschutz im Produktionsbetrieb dient neben der Ressourcenschonung auch dem Image der Marke und erhöht die Akzeptanz eines Werkes in der Bevölkerung. In vie­ len Werksniederlassungen werden Recyclingtechniken, die den Produktions­ prozessen entnommen sind, heute schon eingesetzt. Darüber hinaus gibt es eine Vielzahl von Kleinbetrieben, die einer solchen Kontrolle nicht unterwor­ fen sind.

Im Bereich der Abwasserbehandlung ist der Kfz-Betriebsinhaber verpflichtet, das betriebliche Abwasser auf die Einhaltung der gültigen Schadstoffgrenz­ werte zu überprüfen und diese einzuhalten. Allerdings sind diese mit den bis­ her vorgeschriebenen Systemen wie z. B. Benzinabscheider der DIN 1999 nur dann einzuhalten, wenn Rahmenbedingungen wie z. B. abscheidfähige Tensidsysteme, ständige Kontrolle und Pflege des Systems inkl. Schlamm­ fang eingehalten wurden. Diese Kontrollen erfordern oft geschultes Personal und sind kostenintensiv.

Eine ganze Reihe von Schadstoffen kann durch diese Technik nicht zurückge­ halten werden (z. B. Schwermetalle, wasserlösliche Lösungsmittel).

In den Kfz-Betrieben findet eine Fülle unterschiedlicher Handlungs- und Be­ triebsabläufe statt. Bei diesen Abläufen werden Abwässer der verschieden­ sten Art erzeugt. Der größte Teil der Abwässer kommt jedoch aus wenigen Hauptprozessen, wie

• - Waschanlagen
• - Motorenentfettung
• -Teilereinigung
• - Werkstattbodenreinigung
• - Handwaschbecken im Werkstattbereich
• - Lackiervorbereitung.

An den Waschplätzen und Waschanlagen entstehen Abwässer mit hohen Ten­ sidanteilen und geringen Öl-/Fettanteilen. Durch Abrieb an Bremsen und Bodenteilen werden Schwermetalle eingetragen. Weiterhin finden sich Pigmente durch Lackabtragung. Durch den Schmutz am Fahrzeug wird eine Anzahl von nicht zu definierenden Schadstoffen eingetragen.

Bei der Motorenentfettung und Teilewäsche entstehen stark tensid- und ölhal­ tige Abwässer. Öle und Fette sind sowohl emulgiert als auch aufschwimmend. Diese Abwässer sind meist alkalisch.

Aus der Handwäsche von Kraftfahrzeugen werden Schmutz, Öle und Fette so­ wie Calcium- und Natriumseifen eingetragen.

Aus der Vorbehandlung zur Lackierung von Kraftfahrzeugen fallen an: Lack­ partikel, Schleifstäube, Abrieb von Kunstharzen sowie Reste von organischen Lösemitteln. Aus den Härtemitteln in der Lackiervorbereitung können toxische Härter abgerieben werden und damit in das Abwasser gelangen.

Kühlerflüssigkeiten (Glykole) werden in der Regel getrennt gesammelt, wer­ den jedoch manchmal in Abwasser nachgewiesen. Ähnliches gilt für Brems­ flüssigkeiten.

Dies bedeutet, daß die Abwasseranlagen an alle genannten Stoffe angepaßt werden müssen. Schon diese Aufzählung zeigt, daß die nach DIN 1999 zu installierende Technik in den Betrieben nicht ausreicht, alle Anforderungen zu erfüllen.

In den Sammelbehältern liegen die Schadstoffe zur Abwassertechnik wie folgt vor:

• - sedimentiert (Schmutz, Bioschlämme, Metallabrieb)
• - flotiert (als flüchtige Flüssigkeit bzw. freies Öl, aufschwimmende leichte Feststoffe, Schaum)
• - emulgiert (Öle, Fette bzw. weitere hydrophobe Spezies aus der Lackierung)
• - gelöst (Schwermetalle, Reste an Kühlerflüssigkeiten und Brems­ flüssigkeit, Tenside, Neutralsalze, wasserlösliche, organische Inhaltsstoffe aus der Lackierung und aus der Pflege).

Mit der Technik nach DIN 1999 werden lediglich folgende Inhaltsstoffe zurück­ gehalten:

• - sedimentierende, s. o. und
• - flotierende.

Alle anderen Inhaltsstoffe gelangen in das Abwasser.

Bei der konventionellen Behandlung wird der Abscheidetechnik eine Emul­ sionsspaltung nachgeschaltet. Bei diesem Verfahren wird dem Abwasser in der Regel ein Gemisch aus anorganischen Fällungsmitteln und Absetzmitteln zudosiert. Die Dosierung wird zu Beginn der Anlagenauslegung vom Herstel­ ler ermittelt und eingestellt. Sie gilt für einen ganz bestimmten pH-Wert und für die zum Zeitpunkt der Ermittlung zufällig zustandegekommene Mischung. Änderungen in der Zusammensetzung und im pH-Wert führen zu erhöhten Einleitwerten. Die Anlage ist zwar für den Betriebspunkt ausgelegt, doch kann der Betreiber auf keinen Fall garantieren, daß die einmal ermittelte Zusam­ mensetzung im Verlaufe der Lebenszeit der Anlage erhalten bleibt.

Dieses Problem wird von den Betreibern erkannt. Die Betreiber führen meist eine erhöhte Dosierung durch. Diese erhöhte Dosierung führt zusammen mit den eingeführten Spaltmitteln zu Sekundärabfällen, die unnötig wären. Für die Belastung ergeben sich folgende Zahlen: Ein Betrieb mit einem Abwasseran­ fall von ca. 2500 m³/a und einer durchschnittlichen Belastung von 50 mg/l Kohlenwasserstoff benötigt bis zu 1 kg Spaltmittel pro m³ Abwasser. Hieraus resultiert ein Gesamtabfall, der als Schlamm zu entsorgen ist, von ca. 7-10 kg (naß) und ca. 3-6 kg (entfeuchtet, 30% Restfeuchte). Die Entsorgung des entstehenden Schlammes ist problematisch.

Die Abwässer nach der Emulsionsspaltung sind mit einer hohen Salzfracht belastet und sind für weitergehende Recyclingverfahren ungeeignet.

Die Einhaltung der gesetzlichen Grenzwerte mit dem Verfahren der Emulsionsspaltung gelingt nur am Betriebspunkt. Änderungen in der Zusammen­ setzung führen zwangsweise zu Abweichungen.

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Wiedergewinnung des Abwassers von Kfz-Betrieben, wobei eine Abtrennung der Feststoffe ohne Hilfsstoffe und damit ohne Bildung von zusätzlichem Schlamm erfolgt.

Diese Aufgabe wird durch die Lehren des Hauptanspruchs und der Unteran­ sprüche gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird das schmutzige Abwasser aus einem Einlaufbehälter, der z. B. in den unterirdischen Reinwassertank inte­ griert sein kann, mittels eines Vakuumsystems angesaugt und in einen Sedimenter geleitet. Durch das Vakuumsaugsystem wird vermieden, daß sich mechanische stabile Emulsionen bilden. Die in den Aufnahmebehälter des Sedimenters geleitete Flüssigkeit wird einer Leichtflüssigkeits- und Fest­ stoffabscheidung unterzogen. Feststoffe, Schlamm und Sand werden unter­ halb der Anlage in Trichtern aufgenommen und einer gesonderten Behand­ lung bei Bedarf zugeführt.

Bevor das Schmutzwasser über die Vakuumanlage in den Sedimenter ge­ pumpt wird, wird Ozon aus der Ozonanlage eindosiert. Damit wird das Wasser mit dem Reaktionsmittel Ozon und Sauerstoff angereichert.

Ohne Zufuhr von Fremdchemikalien wird Ozon aus der Umgebungsluft er­ zeugt und mit einem Injektor ins Wasser dosiert. Dabei kommt es zunächst zu einer Desinfektion, Bakterien und Viren werden sofort abgetötet, ebenso die besonders gefährlichen und lungengängigen Legionellen. Weiterhin wer­ den oxidierbare Wasserinhaltsstoffe gefällt und geflockt. Diese Inhaltsstoffe werden entweder sedimentiert oder flotiert und damit abgeschieden.

Es ergeben sich folgende Vorteile:

• - Die gesamte Strecke wird desinfiziert und entkeimt. Diese Desinfektion erfolgt im Bereich von Sekunden. Im Vergleich zu Chlorverbindungen ist die Reaktion um Faktor bis zu 1000 schneller. Für die Abtötung von Keimen sind Mengen von 0,5-1,5 ppm erforderlich.
• - Ozon inaktiviert Bakterien durch Oxidation von Plasmaeiweißen. Für Viren werden die gleichen Mengen benötigt. Ozongehalte von 1 ppm führen bei einer Verweilzeit von ca. 1 sec zu einer Reduktion von 99% von Polioviren. Legionellen werden sicher abgetötet.
• - Durch den Einsatz von Ozon in das Abwasser wird verhindert, daß sich Bakterien bilden und damit Geruchsprobleme aus Stoffwechselproduk­ ten entstehen. Bereits eingetragene Bakterien werden auch im evtl. Schlamm sicher abgetötet.
• - Evtl. vorhandene Kohlenwasserstoffe werden durch Überschußmengen von Ozon sicher abgebaut, so daß auch hieraus eine CSB-Absenkung resultiert.
• - Bei genügender Ozoneintragung werden evtl. vorhandene Schwer­ metalle oxidiert und damit dem Wasser entzogen.
• - Im System vorhandene Komplexbildner, die gewöhnlich über Tenside eingetragen werden, werden zerstört, so daß Schwermetalle ausfallen.

Der im Sedimenter sich absetzende Schlamm wird durch die ständige Um­ wälzung, die auch in den Betriebspausen erfolgt (bei Nacht) und durch die ständige Ozonbehandlung sterilisiert und geruchsfrei. Das Wasser nach der Ozonbehandlung ist von Frischwasser kaum unterscheidbar. Eine Aufsalzung des Gewässers durch die Behandlung hat nicht stattgefunden. Das Wasser kann lange im Kreislauf geführt werden.

Durch den Einsatz der Erfindung ist es möglich, nicht nur das Wasser zurück­ zuführen, sondern auch den anfallenden Sand und Schlamm so aufzuberei­ ten, daß er als Hausmüll abgegeben werden kann. Der im System anfallende Schlamm wird über eine Vakuumtrocknung nach einer Wäsche mit ozonier­ tem Recyclingwasser getrocknet. Nach der Trocknung ist der Schlamm riesel­ fähig.

Das Absaugen des Schmutzwassers erfolgt diskontinuierlich, wodurch stän­ dige Beruhigungsphasen des Wassers im Sedimenter eintreten. Das erleich­ tert den Absetzvorgang der Inhaltsstoffe. Die Fließgeschwindigkeit innerhalb des Sedimenters ist daher äußerst gering. In der letzten Stufe ist eine Koales­ zenzbarriere eingebaut. Dadurch werden feinste Öltröpfchen sowie ein Groß­ teil der Schwebestoffe zurückgehalten. Das so gereinigte Wasser fließt nun in freiem Überlauf in den ehemaligen Schlammfang. Dieser Schlammfang dient beim vorliegenden System als Brauchwasserstapelbecken. Nach einer Feinstfiltration wird das Wasser über eine Druckerhöhungsanlage dem Waschprozeß wiederum zugeführt. Ein Teil des gereinigten Wassers wird wiederum mit Ozon versetzt und vor dem Sedimenter in das System einge­ speist. Dadurch ist gewährleistet, daß die gesamte Strecke stets mit Ozon und Sauerstoff behandelt ist. Das Wasser vermischt sich dadurch wiederum mit dem aus dem Sammelbehälter abgesaugten Schmutzwasser. Eine Verkei­ mung wird sofort verhindert. Die in den Schlammabsetzbecken sich absetzen­ den Feststoffe werden in den Betriebspausen (z. B. Nacht) aus den Sammel­ trichtern abgesaugt, dort gewaschen (mit frischozonisiertem Wasser) und vakuumgetrocknet.

Der gesamte Verfahrensablauf ist in einer Figur dargestellt.

Die Figur zeigt eine Pilotanlage, die mehrere Monate erfolgreich getestet und betrieben wurde.

Einzelheiten sind nachfolgend erläutert.

Behandlung von Entfettungsbädern

Abwässer, die stark mit Ölen und Fetten kontaminiert sind, werden prinzipiell nach dem gleichen Verfahren aufbereitet. Lediglich anstelle des Feinfilters vor der Rückführung des Wasser in den Prozeß ist eine speziell ausgelegte und angepaßte Mikrofiltration erforderlich. Die Vakuumanlage wird vor Entfernung von Ölen und Fetten als Ölabscheider speziell ausgelegt.

Bei der Mikrofiltration erfolgt die Filtration durch Keramikmodule über kerami­ sche Membranen, die eine besondere Stabilität gegenüber Ozon aufweisen. Die Ozonmenge insgesamt ist im Vergleich zur Behandlung von Waschab­ wässern erhöht. Entstehende Schlämme werden in speziell ausgelegten Filtern gesammelt und extern entsorgt. Öle und Fette können Verbrennungs­ anlagen zugeführt werden.

Das Produktwasser nach der Mikrofiltration ist voll recyclingfähig. Es enthält als Wertstoffe die Tenside und kann damit zur Entfettung neu eingesetzt wer­ den. Durch die Vorgehensweise wird der Einsatz von Tensiden reduziert.

Entwachsung

Zur Behandlung von Abwässern aus der Entwachsung ist folgende Lösung vorgesehen: Da die Polymerwachse in kurzer Zeit die Membranen der Mikro­ filtration verblocken würden, muß hier eine andere Technik ausgewählt wer­ den. Prinzipiell wird hier eine Flotation eingesetzt, für die ein konventioneller Ölabscheider geeignet ist. Wachse und Öltröpfchen flotieren und werden ab­ getrennt. Die Wirkung des Ölabscheiders wird dadurch vervielfacht, daß in das System Ozon eingespeist wird. Durch die Einspeisung des Ozons wird die Flotation stark beschleunigt, so daß die Apparatedimension wesentlich geringer werden kann. Weiterhin bleibt das System steril, das Wasser kann im Kreislauf geführt werden. Bei Einsatz von Hochdruckwäschern ist durch die Sterilisation des Wassers die Sicherheit gegeben, daß keine lungengän­ gigen Bakterien bzw. Viren in die Umgebungsluft überführt werden.

Abwässer aus der Lackiervorbereitung

Bei Kleinmengen kann das Abwasser aus der Vorbereitung der Lackierung nach vorangegangener Sedimentation in einem separaten Schlammfang in die Aufbereitungsstrecke der Teile- bzw. Motorwäsche eingeleitet werden. Dort wird es zusammen mit den anderen Abwässern behandelt.

Bei größeren Mengen z. B. Abwasser aus einer Lackierbox ist eine spezielle Aufbereitung erforderlich. Hierfür wird der Overspray sowie Lackreste nach einer Koagulation auf chemischem Wege behandelt. Der Lackschlamm wird getrennt entsorgt. Bei größeren Mengen wird er in seine Bestandteile, Pig­ mente und Farbstoffe zerlegt und wiederverwertet.

Das Wasser nach der Sedimentation und Koagulation wird über eine identi­ sche Behandlung (Ozon/Mikrofiltration) so aufbereitet, daß es in den Wänden der Lackkabinen als Overspray-Vorhang wieder eingesetzt werden kann.

Die Vorteile der Erfindung werden nachfolgend zusammengefaßt.

Mit dem Gegenstand der Erfindung ist eine ökologisch, ökonomisch sinnvolle Behandlung von Abwässern aus Kfz-Betrieben möglich. Die Lösung zeigt, daß die Wertstoffe wie z. B. Tenside und Wasser durch angepaßte Verfahren, die auch in Kleinbetrieben wirtschaftlich sind, im Kreislauf geführt werden können.

Bei Kleinstmengen aus verschiedenen Prozeßbereichen ist es möglich, mit einer vereinfachten Verfahrensvariante ein sinnvolles Recycling durchzufüh­ ren. Größere Mengen aus den einzelnen Teilbereichen erfordern die oben dargelegte Technik.

Der anfallende Schlamm, der gewöhnlich naß und mit Schmutz befrachtet ist, wird durch die Vakuumtrocknung rieselfähig aufbereitet, so daß er als Haus­ müll entsorgt werden kann. Sollten im Betrieb Schwermetalle anfallen, muß oder kann der Schlamm nachbehandelt werden. In der Regel ist eine solche Nachbehandlung allerdings nicht erforderlich.

Der Einsatz von Ozon stellt insofern kein Verfahrens- und Sicherheitsrisiko dar, als die erzeugt Ozonmenge sofort vom System verbraucht wird. Ozon kann daher nicht in die Umgebungsluft entweichen. Der Vorteil des Ozons ist, daß es anlagenintern erzeugt wird und daher keine Fremdchemikalie, die kostenintensiv zugekauft werden muß, darstellt. Das System ist insgesamt aerob und damit geruchsfrei. Falls erforderlich, ist eine biologische Nachbe­ handlung des Abwassers in Kläranlagen völlig problemlos und durch den Einsatz von Ozon erleichtert.

Claims (2)

1. Verfahren zur Abwasserbehandlung und Wiedergewinnung von Waschabwässern in Kfz-Betrieben für Wartung und Reparatur, Auto­ waschanlagen oder Lackierungen, gekennzeichnet durch

• a) eine laminare, verwirbelungsfreie Förderung der Öl-Schmutz- Wassergemische ohne mechanische Emulsionsbildung,
• b) eine Vorabtrennung von Schlamm und freiem Öl in einem Zyklonbehälter einer Vakuumanlage,
• c) eine Nachabtrennung von Feststoffen in einem Sedimenter,
• d) Abzug des Schlamms aus dem Konus des Sedimenters mit­ tels Vakuum,
• e) eine Schlammwäsche mit gereinigtem Wasser (Permeat) und Ozonwasser,
• f) Schlammtrocknung (Entwässerung) mittels Vakuum zu einem rieselfähigen sauberen Reststoff mit einem Ölgehalt <3%, der als Hausmüll entsorgbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

• a) Ozoneintrag in Schmutzwasser über O₃ angereichertes Filtrat,
• b) Sedimentation und Flockung im Sedimenter,
• c) Sterilität des Systems und Geruchsfreiheit,
• d) Oxidation von Kohlenwasserstoffen, Schwermetallen etc., Tenside in geringer Menge und damit Filtrationsfähigkeit,
• e) Strippung und Oxidation von gasförmigen Stoffen,
• f) Abfiltration der flockulierten und koagulierten Schadstoffe über Feinstfiltersysteme,
• g) Einspeisung des sterilen, klaren Filtrats mittels Druck­ erhöhungspumpe in das Waschanlagensystem zur Wiederverwendung,
• h) Vollkreislaufführung von Ab-/Waschwässern aus der Oberflächenreinigung von Maschinen, Kfz, Anlagen und anderen Schmutz/Öl-beladenen Oberflächen,
• i) Systemverluste durch Verdunstung und Verschleppung werden über Frischwasserzufuhr bei der Klarwäsche aus­ geglichen.