DE4308380C2

DE4308380C2 - Mikrofiltrationsanlage für hochabrasive Medien

Info

Publication number: DE4308380C2
Application number: DE4308380A
Authority: DE
Inventors: Guenter Dr Eberhard
Original assignee: Eisenmann Anlagenbau GmbH and Co KG
Current assignee: Eisenmann Anlagenbau GmbH and Co KG
Priority date: 1992-03-18
Filing date: 1993-03-16
Publication date: 1997-04-10
Anticipated expiration: 2013-03-17
Also published as: DE4308380A1; DE9203653U1

Description

A. TECHNISCHES SACHGEBIET

Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf eine Mikrofiltrations anlage für hochabrasive Medien wie beispielsweise Elektrotauchemaillierbäder samt nachfolgender Spülbader oder Auswaschwasser von Glasurspritz kabinen o. ä. Anwendungsfälle.

B. TECHNISCHE PROBLEMSTELLUNG: a) Elektrotauchemmallierung

Bei dem Beschichtungsverfahren der sog. "Elektro tauchemmaillierung" wird Email im Tauchverfahren elektrophoretisch auf den zu emallierenden Werk stücken abgeschieden. Beim Ausheben der beschichte ten Werkstücke aus dem Emaillierbad wird stets Badmedium mit den Werkstücken ausgeschleppt. Dieses nicht abgeschiedene Email muß in nachfolgenden Spülbädern von den Werkstücken abgespült werden, wobei nur das elektrophoretisch abgeschiedene Email bei den Spülvorgängen an den Werkstücken haften bleibt.

Bislang gibt es keine zuverlässig arbeitenden Einrichtungen zur Rückgewinnung dieses Emails aus den Spülwässern und zur Minimierung der Email verschleppung aus dem Emaillierbad in die Spülbäder; der durch die Verschleppung bedingte Verlust an Email war daher bislang ein großes ökologisches und ökonomisches Problem.

Zudem ist bei der Elektrotauchemaillierung zur Entfernung eingeschleppter Verunreinigungen und Konstanthaltung der elektrischen Leitfähigkeit eine stetige Entwässerung des Emaillierbads not wendig.

Bisher wurde dies über sogenannte Vakuumeinheiten, also Filterkassetten, die über eine Vakuumpumpe abgesaugt werden, erreicht, eine Technik, die jedoch störanfällig und teuer ist.

b) Rückgewinnung von Email aus Spülwasser

Die Rückgewinnung war bisher ebenfalls problematisch, da das ETE-Bad zwei verschiedene Arten von festkör pern enthält, nämlich einerseits sog.

Emailschlicker mit sehr schneller Sedimentation, grobem Korn sowie zum anderen sog. Tone mit Feinkorn von ca. 40% < 15 µm und extrem langsamer Sedimentation.

Dieser Unterschied wird bei dem im folgenden als Neuheit vorgestellten System in später noch näher beschriebener Weise ausgenutzt:

c) Rückgewinnung von Glasuren aus dem Auswasch wasser von Glasurspritzkabinen

Wie bei der Lackierung bekannt, sind auch beim Auftrag von Glasuren auf keramische Werkstücke Spritzkabinen mit Naßauswaschung im Einsatz. Der Overspray, also die Glasurmenge, die beim Spritz auftrag nicht auf die Werkstückoberfläche trifft, wird an einer wasserbenetzten Spritzwand aufge fangen und reichert sich im Umwälzwasser immer mehr an.

Bisher muß daher das Auswaschwasser periodisch "ent schlammt" werden, wobei die Glasur üblicherweise über eine Filterpresse entwässert und entsorgt wird. Dabei fallen hohe Kosten für Neumaterial und für die Entsorgung an, denn ein Recycling war bislang nur mit großem technischen und damit ebenfalls teuren Aufwand möglich.

d) Bekannte technische Lösungen

Zur Förderung, d. h. einzig für den Transport, von hochabrasiven Medien einschließlich Emailschlicker können nach der DE 39 01 070 A1 oder der DE-OS 15 28 555 oder dem Prospekt "DEPA-Druckluft-Membran pumpen", Nr.: 100-3 D der Firma KWW GmbH., Düssel dorf, DE, Druckdatum 04/91, Membranpumpen verwendet werden; für die reine Förderung sind aber auch andere bekannte Pumpen einsetzbar.

Bei den in den vorstehenden Punkten a) bis c) genannten Problemen spielt der Pumpenverschleiß eine nebenge ordnete Rolle.

Das vordergründige Problem bei dem Einsatz von Membran filtrationsanlagen für abrasive, insbesondere hoch abrasive Medien, liegt jedoch bei der Membranrück spülung, siehe u. a. die Zeitschrift Maschinenmarkt, Würzburg 93 (1987) S. 40 bis 46.

Bekannte Lösungen sehen z. B. vor, daß bei kontinuier lich fördernden Pumpen zur Membranrückspülung mit Permeat die Förderpumpe zyklisch abgeschaltet wird oder daß ein geeigneter Bypass gelegt ist.

Diese Losungen sind aber bei Emailschlicker nicht sinnvoll realisierbar. Eine Unterbrechung des För derstromes führt zu einem Zusammenbruch des ganzen Verfahrens, da durch Sedimentation wichtige Anlage teile blockiert werden.

D. LÖSUNG DER AUFGABE

Die generelle Lösung der mit der Erfindung gestellten Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben; die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Weiterbil dungen des neuen Lösungsgedankens.

Die Zeichnung zeigt eine Art Verfahrensschema der neuen Anlage, die im folgenden noch näher erläutert ist.

E. ANLAGENBESCHREIBUNG

Aus einem Arbeitsbehälter (1) wird mit einer Druck luftmembranpumpe (2) das Medium über Mikrofiltra tationsmodule (3) gepumpt.

Die Mikrofiltrationsmodule enthalten robuste, verschleißunempfindliche, monolothische Membran elemente aus einem keramischen Metalloxid-Werk stoff mit einer Porengröße im Bereich von 0,1 bis 0,8 µm.

Das Konzentrat fließt direkt wieder in den Arbeits behälter (1). Das klare Filtrat wird über die Filtratleitung (5) zur Wiederverwendung oder Nachbehandlung abgeleitet.

Zur periodischen Rückspülung der Membranen dient das Vorlagegefäß (4).

Membranpumpen sind für das besagte Fördermedium zwar geeignet, werden bisher aber bei Membran filtrationsanlagen nicht eingesetzt, da entweder die Membranen wegen des stoßweisen Förderns ge schädigt wurden, oder die Filtratleistung wegen Deckschichtbildung nicht den Erwartungen entsprach. Deshalb wird nun die neue Kombination aus besagten robusten, verschleißunempfindlichen, monolitischen Mikrofiltrationsmodulen und einer Membranpumpe eingesetzt, die eine Rückspulung der Membran erstmals auch während des Förderbetriebes erlaubt.

Mit der zuvor beschriebenen neuen Mikrofiltrations anlage ist es nunmehr auch möglich, die Glasur aus dem Auswaschwasser soweit aufzukonzentrieren, daß sie direkt der Neuglasur beigemischt werden kann.

Entsorgungskosten fallen somit nicht mehr an und beim Neumaterialeinsatz können erhebliche Ein sparungen möglich werden.

Der gut sedimentierende Emailschlicker wird dabei zuvor in einem Absetzbehälter abgetrennt und nur die Tone werden durch Membranfiltration aufkon zentriert; die beiden abgeschiedenen Feststoffkon zentrate werden dem ETE-Bad zugegeben.

Durch diese beiden neuen Anlagen wird der Wertstoff verlust durch Verschleppung aus dem Emaillierbad in die Spülbäder praktisch auf Null reduziert, außerdem ist eine bessere Konstanz der wesentlichen Prozeßbadparameter (elektrische Leitfähigkeit, Feststoffkonzentration, Konzentration der erforder lichen Zusatzstoffe) erreichbar.

Wie aus der zuvor beschriebenen Zeichnung ersicht lich, ist die notwendige Entwässerung auch über eine Membranfiltration erreichbar. Bei korrekter Dimensionierung der Membranfiltrationsanlage wird über die notwendige Entwässerung hinaus so viel klares Filtrat erzeugt, daß damit auch ein Kranz von Sprühdosen direkt über dem ETE-Bad betrieben werden kann. Dadurch wird ein großer Teil des an Ware und Warenträger lose anhaftenden Emails direkt über dem Bad abgespült und zurückgewonnen, wodurch vor allem eine Verschleppung des Emails in die nachfolgenden Spülstufen stark vermindert wird.

Claims

1. Mikrofiltrationsanlage für hochabrasive Medien wie beispielsweise Elektrotauchemaillierbäder samt nachfolgender Spülbäder oder Auswaschwasser von Glasurspritzkabinen, bei denen aus einem Arbeitsbehälter (1) mittels einer Pumpe (2) das jeweilige Medium den Ultrafiltrationsmodulen (3) zugeführt wird, daß als Pumpe (2) eine Membranpumpe verwendet wird und die Mikrofiltrationsmodule (3) ebenfalls robuste, verschleißunempfindliche, monolitische Membranelemente aus einem keramischen Metalloxid- Werkstoff mit einer Porengröße im Bereich von 0,1-0,8 µm aufweisen.

2. Mikrofiltrationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranpumpe (2) eine Druckluft-Membran pumpe ist.

3. Mikrofitrationsanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Mikrofiltrationsmodule (3) eine Rückführ leitung (6) für die Oberführung des Konzentrats in den Arbeitsbehälter (1) angeschlossen ist und eine weitere Leitung (5) das klare Filtrat der Wiederverwendung oder einer Nachbehandlungsstufe (nicht dargestellt) zuleitet.

4. Mikrofiltrationsanlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Mikrofitrationsmodulen (3) ein Vorlage gefäß (4) zur periodischen Membranrückspülung nachgeordnet ist.

5. Mikrofiltrationsanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung der Anlage zur Glasurrückge winnung den Ultrafiltrationsmodulen (3) ein Absetz behälter (nicht dargestellt) für den Emailschlicker vorgeschaltet ist.