EP2334609A2 - Verfahren zur wasserbehandlung - Google Patents

Verfahren zur wasserbehandlung

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EP2334609A2
EP2334609A2 EP09748701A EP09748701A EP2334609A2 EP 2334609 A2 EP2334609 A2 EP 2334609A2 EP 09748701 A EP09748701 A EP 09748701A EP 09748701 A EP09748701 A EP 09748701A EP 2334609 A2 EP2334609 A2 EP 2334609A2
Authority
EP
European Patent Office
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water
treated
electromagnetic radiation
rinsing
iii
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09748701A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dirk Scheu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Krones AG
Original Assignee
Krones AG
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Publication date
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Publication of EP2334609A2 publication Critical patent/EP2334609A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
    • B08B3/10—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
    • B08B3/14—Removing waste, e.g. labels, from cleaning liquid; Regenerating cleaning liquids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/441—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
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    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/469—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
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    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/301—Detergents, surfactants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/34—Organic compounds containing oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/32—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from the food or foodstuff industry, e.g. brewery waste waters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F5/00—Softening water; Preventing scale; Adding scale preventatives or scale removers to water, e.g. adding sequestering agents

Definitions

  • the present invention relates to a method and to a device for water treatment. Furthermore, the present invention relates to a use of such a method or apparatus in a process for rinsing plastic containers.
  • Process water e.g. Water used in industrial processes is in many cases disposed of unused after use in the process.
  • process water which contains process-related special additives, requires disposal, since such additives are usually difficult to remove from the water.
  • Reuse of the water in a process is usually not realized because complete removal of the particular additives contained in the process water or water is difficult or impossible in conventional water treatment processes. Previous methods of water treatment can not ensure a consistently consistent water quality so that the treated water would be reusable in a process.
  • a method or system for water treatment comprises certain measures or devices in a certain order
  • additives of various types contained in the water can be effectively removed.
  • particularly critical additives although comprising very different types of substances, can be removed extremely effectively by the combination of the measures and devices described in more detail below while following the sequence according to the invention.
  • the advantages of the invention can be realized particularly well in a process for rinsing plastic containers, since the method according to the invention or the system according to the invention is particularly adapted to functional water additives frequently used there.
  • the object is thus achieved by a method for water treatment according to claim 1, a system for water treatment according to claim 8 and a use according to claim 14.
  • Preferred embodiments are defined in the subclaims.
  • Fig. 1 shows schematically and by way of example a system for rinsing or rinsing plastic containers, to which the system according to the invention for water treatment can be applied;
  • Fig. 2 shows schematically an embodiment of an inventive
  • Fig. 3 shows schematically a further embodiment of an inventive
  • Fig. 4 shows schematically a still further embodiment of a method or system according to the invention for water treatment, which is integrated into a system for rinsing or rinsing of plastic containers.
  • additives contained in water are first treated by advancing a step in which water to be treated is exposed to electromagnetic radiation so that they can subsequently be removed much better. It can be assumed that as a result of the action of electromagnetic radiation, chemical and / or physical reaction (s) or mechanisms of one or more of the different additives are treated or put into such a state that an effective substantial removal subsequently becomes possible.
  • the additives contained in the water are peroxyacetic acid and nonionic surfactants
  • the radiation-induced decomposition of peroxyacetic acid to acetic acid and oxygen may contribute to reacting and / or agglomerating nonionic surfactants to thereby convert into a more easily removable form.
  • the peroxyacetic acid itself or a derivative thereof is brought by the decomposition in a form which is effectively removed by the subsequent process steps or system devices.
  • the invention has the advantage that it is achieved by the combination of three significant measures or devices in combination, very different water additives and noticeably remove so that reuse of the process water can be realized by targeted addition of fresh additives. It is important to realize the advantages and modes of action of the invention that i) in a first step, the water to be treated is exposed to electromagnetic radiation, ii) in a second step, the treated water is treated by reverse osmosis, and iii) in a third Step through the water to be treated
  • Electrodeionization is carried out, wherein the steps in the order i), ii) and then iii) are performed. If desired, further steps may be taken before, between, or after the above steps, but need not.
  • a method advantageously does not necessarily require a step in which water to be treated is treated by means of an activated carbon filter to remove, for example, nonionic surfactants by adsorption.
  • Activated carbon filters for example, have the disadvantage that the risk of contamination is relatively high.
  • the active functional treatment steps consist only of the above-mentioned steps i) to iii).
  • peroxycarboxylic acids and derivatives thereof in particular peroxyacetic acid.
  • Possible derivatives are familiar to the person skilled in the art and can be selected from corresponding process water additives, e.g.
  • step i) of the process such water to be treated is subjected to electromagnetic radiation containing peroxycarboxylic acid or a derivative thereof, in particular peroxyacetic acid.
  • the electrical radiation is preferably dimensioned such that the peroxycarboxylic acid or derivatives thereof contained in the water to be treated is decomposed.
  • the decomposition products are Carboxylic acids or derivatives thereof and their corresponding deprotonated form.
  • the decomposition products are acetic acid or acetate and oxygen.
  • the decomposition products of peroxycarboxylic acid are well removed by the subsequent reverse osmosis ii) and the electrodeionization iii).
  • the electromagnetic radiation in step i) is adjusted so that the peak wavelength in a range from about 275 to about 145 nm, preferably 254 to 178 and more preferably 248 to 164 lies.
  • a rather low-wave electromagnetic radiation in step i) can contribute to an even more efficient decomposition.
  • the peak of the wavelength is specifically adjusted to the substance to be decomposed.
  • auxiliaries may be present as leaching products in the water to be treated, which are effectively removed by the inventive method.
  • the leaching products may be, for example, beverage residues which are also effectively removed by the method of the invention.
  • the radiation in step i) is preferably adjusted so that the irradiance is about 600 to 1400 J / m 2 , more preferably 800 to 1395 J / m 2 and especially 1280 to 1390 J / m 2 .
  • the decomposition of the additives contained in the water to be treated may optionally also by adjusting the residence time or flow rate of the water to be treated in a device for electromagnetic radiation and / or be influenced by a suitable choice of the diameter of the lines in an apparatus for electromagnetic radiation.
  • Another type of additive which may be included in the water to be treated are surfactants which are more effectively removed by the combination of steps i) to iii) than in cases where at least one of the steps or devices is lacking.
  • the removal of nonionic surfactants is problematic without consideration of the combination according to the invention.
  • a reverse osmosis functionally effective according to the invention is preferably ensured if after step ii) the residual conductivity of a permeate is ⁇ 5 ⁇ S / cm, more preferably ⁇ 2 ⁇ S / cm.
  • the setting of the residual conductivity in step ii) depends on the efficiency of the subsequent electrodeionization in step iii) and on the water quality required after the water treatment.
  • the water to be treated before, during or after the reverse osmosis in step ii) permanently or temporarily heated to 80 to 85 0 C.
  • a thermal killing of possibly contained in the water germs is made possible.
  • an electrodeionization which effectively functions according to the invention is preferably ensured if, after step iii), the residual conductivity of a deionized salt is ⁇ 0.5 ⁇ S / cm, more preferably ⁇ 0.1 ⁇ S / cm.
  • the setting of the residual conductivity in step iii) depends on the water quality required after the water treatment.
  • the method according to the invention is used in a process for rinsing plastic containers. Such a process is explained in more detail below.
  • FIG. 1 shows an example of a system for rinsing or rinsing plastic containers 1, which serve as a packaging material for food.
  • the system is supplied via a line 2 with water, eg drinking water from a municipal pipeline network or well water from a company-owned pipeline network.
  • the arrow in line 2 indicates the flow direction of the water. This water is treated with a water treatment system 3.
  • Such a water treatment system comprises, depending on the quality of the water obtained via the line 2, one or more devices for the treatment of the water.
  • a water treatment system 3 may include a reverse osmosis system and optionally an electrodeionization system, which may optionally be preceded by an activated carbon filter and / or a water softener.
  • the water treatment system 3 After the water has been treated by the water treatment system 3, it has defined values of water hardness, conductivity, pH and surface tension.
  • the treated water is supplied via a line 4 to a rinsing device or rinsing device 5.
  • the water is treated with a chemical formulation which consists of at least one suitable disinfectant, such as hydrogen peroxide or peroxyacetic acid, and at least one surfactant.
  • a chemical formulation which consists of at least one suitable disinfectant, such as hydrogen peroxide or peroxyacetic acid, and at least one surfactant.
  • the offset with the chemical formulation water is used within the flushing device 5 for disinfecting the rinsing of plastic containers, especially plastic bottles, such as PET bottles.
  • the rinsing water or rinsing water was normally passed via a line 6 into the sewer. The arrow at the end of the line 6 indicates the discharge of the water into the sewer.
  • the additives contained in the water derived from the added chemical formulation can be completely removed. This ensures a lasting, consistent water quality.
  • the rinsing water or rinsing water can even be used again, since with controlled doses of fresh additives again reproducible water qualities can be achieved without unacceptable volume fluctuations in the additives.
  • the water treatment system according to the invention downstream devices in the following order i) to iii): i) an electromagnetic radiation device, ii) a reverse osmosis device, and iii) a Electrodeionization device. If desired, further steps may be taken before, between, or after the above steps, but need not.
  • the system according to the invention is adjusted so that the settings and preferred embodiments already described for the method are achieved.
  • Fig. 2 shows schematically a water treatment system 7 according to the invention.
  • Water to be treated is fed via line 8 (the arrow shown in line 8 indicates the flow direction of the water to be treated) to an electromagnetic radiation device 9.
  • the water to be treated is supplied via line 10 to a reverse osmosis device.
  • the resulting permeate is fed via line 12 to the electrodeionization apparatus 13.
  • the resulting deionized product can be re-added to a process via line 14 (the arrow in line 14 indicates the direction of flow of the treated water). Lines for the removal or disposal of the resulting from the reverse osmosis concentrate and resulting from the Elektroentioninmaschine eluate are not shown.
  • a system for rinsing plastic containers 15 comprises a system for rinsing plastic containers 1 (see FIG. 1) comprising the devices indicated by the reference numerals 2 to 6, and FIG Water treatment system 7 according to the invention (see FIG. 2), comprising the devices indicated by the reference numerals 8 to 14.
  • the inventive system for water treatment 7 is integrated in this embodiment in a system for rinsing or rinsing of plastic containers 15, that the particular additives, such as peracetic acid and surfactants containing rinse water from line 6 wholly or partially of the line. 8 is supplied.
  • the additives contained in the water are by means of the devices 9 (UV device), 11 (reverse osmosis device) and 13
  • the effluent from line 14, treated according to the present invention has a defined water quality, i. the values for conductivity, pH value and surface tension can be set reproducibly.
  • the treated water is fed via line 14 in line 4.
  • Line 4 may contain wholly or partially fed via line 14 water.
  • the water used in the flushing process can circulate in a cycle. Since the amount of treated water leaving conduit 14 is always lower than the amount of water initially to be treated via line 8 due to the necessary removal of concentrate and eluate in reverse osmosis apparatus 11 and electrodeionization apparatus 13, the circuit becomes fresh water fed. Fresh water is water that has been treated by means of the water treatment system 3 and fed via line 4. If necessary, some or all of the water in the circuit can also be discharged into the sewer system via line 6 (the possible flow direction of the water is indicated by the arrows in lines 6 and 8) and the shortage of water due to disposal be compensated by adding fresh water.
  • the treated water may be wholly or partially removed from the cycle (not shown) to be optionally used for another purpose.
  • Such an embodiment has the advantage that the circuit for treating the water containing additives is self-contained, wherein fresh water can be fed in as needed.
  • a system for rinsing plastic containers 16 comprises a system for rinsing plastic containers 1 (see FIG. 1) comprising the devices indicated by the reference numerals 2 to 6 and a device to the electromagnetic radiation 9, which is integrated via the lines 8 and 10 in the system 16.
  • the Water treatment system 3 comprises a reverse osmosis device 11 and an electrodeionization plant 13, which are connected to each other by the line 12.
  • the device for electromagnetic radiation 9 is integrated into a system for rinsing or rinsing plastic containers 16 such that the rinse water from line 6 containing certain additives, such as peroxyacetic acid and surfactants, is supplied wholly or partly to the line 8.
  • the already exposed to radiation water is fed via line 10 into the line 2.
  • the treated water is fed to line 4.
  • the water used in the rinsing process circulates in a cycle. Since the amount of treated water exiting line 4, due to the respectively necessary in the reverse osmosis device 11 and the Elektorentionmaschinesvoriques 13 necessary discharge of the concentrate and eluate is always lower than the originally supplied via line 8 amount to be treated water, the circuit fresh water fed.
  • Fresh water is water that is fed via line 2 into the circulation, eg tap water. If necessary, some or all of the water in the circuit can also be discharged into the sewer system via line 6 (the possible flow direction of the water is indicated by the arrows in lines 6 and 8) and the shortage of water due to disposal be compensated by adding fresh water.
  • Such an embodiment has the advantage that an existing water treatment system 3 comprising a suitable reverse osmosis plant 11 and a suitable electrodeionization plant 13 in combination with e.g. Subsequently built-in device for electromagnetic radiation 9 forms an inventive system for water treatment.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wasserbehandlung, mit einem ersten Schritt, in dem zu behandelndes Wasser mit elektromagnetischer Strahlung beaufschlagt wird und einen zweiten Schritt, in dem zu behandelndes Wasser mittels Umkehrosmose behandelt wird und einen dritten Schritt, in dem zu behandelndes Wasser mittels Elektroentionisierung behandelt wird, wobei die Schritte in einer bestimmten Reihenfolge durchgeführt werden.

Description

Verfahren zur Wasserbehandlung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie auf eine Vorrichtung zur Wasserbehandlung. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Verwendung eines solchen Verfahrens oder einer solchen Vorrichtung in einem Prozess zum Spülen von Kunststoffbehältern .
Prozesswasser, z.B. in industriellen Prozessen verwendetes Wasser, wird in vielen Fällen nach der Verwendung im Prozess ungenutzt entsorgt. Insbesondere Prozesswasser, das prozessbedingt besondere Zusätze enthält, erfordert eine Entsorgung, da derartige Zusätze in der Regel schwer aus dem Wasser entfernbar sind. Eine Wiederverwendung des Wassers in einem Prozess wird in der Regel nicht verwirklicht, da eine vollständige Entfernung der im Prozesswasser bzw. Wasser enthaltenen besonderen Zusätze bei herkömmlichen Verfahren zur Wasserbehandlung schwierig oder unmöglich ist. Bisherige Verfahren zur Wasserbehandlung können nicht eine dauerhaft gleichbleibende Wasserqualität so gewährleisten, dass das behandelte Wasser in einem Prozess wiederverwendbar wäre.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Wasserbehandlung bereitzustellen, das eine dauerhaft gleichbleibende Wasserqualität gewährleistet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde überraschend festgestellt, dass, wenn ein Verfahren bzw. System zur Wasserbehandlung bestimmte Maßnahmen bzw. Einrichtungen in einer bestimmten Reihenfolge umfasst, im Wasser enthaltene Zusätze unterschiedlichster Art wirksam entfernt werden können. Insbesondere können besonders kritische Zusätze, obwohl sie sehr unterschiedliche Substanzarten umfassen, durch die Kombination der unten näher beschriebenen Maßnahmen und Einrichtungen bei Beachtung der Reihenfolge gemäß der Erfindung äußerst wirksam entfernt werden. Die Vorteile der Erfindung sind vor allem in einem Prozess zum Spülen von Kunststoffbehältern gut realisierbar, da das erfindungsgemäße Verfahren bzw. das erfindungsgemäße System auf dort häufig verwendete, funktionelle Wasserzusätze besonders angepasst ist. Die Aufgabe wird somit gelöst durch ein Verfahren zur Wasserbehandlung nach Anspruch 1 , ein System zur Wasserbehandlung nach Anspruch 8 und eine Verwendung nach Anspruch 14. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen festgelegt.
Fig. 1 zeigt schematisch und beispielhaft eine Anlage zum Spülen bzw. Rinsen von Kunststoffbehältern, auf das das erfindungsgemäße System zur Wasserbehandlung angewendet werden kann;
Fig. 2 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Verfahrens bzw. Systems zur Wasserbehandlung;
Fig. 3 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Verfahrens bzw. Systems zur Wasserbehandlung, die in eine Anlage zum Spülen bzw. Rinsen von Kunststoffbehältern integriert ist;
Fig. 4 zeigt schematisch eine noch weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. Systems zur Wasserbehandlung, die in eine Anlage zum Spülen bzw. Rinsen von Kunststoffbehältern integriert ist.
Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass in Wasser enthaltene Zusätze erst durch Vorausschalten eines Schritts, in dem zu behandelndes Wasser mit elektromagnetischer Strahlung beaufschlagt wird, so behandelt werden, dass sie anschließend wesentlich besser entfernt werden können. Es kann angenommen werden, dass infolge der Einwirkung mit elektromagnetischer Strahlung chemische und/oder physikalische Reaktion(en) oder Mechanismen einzelne oder mehrere der unterschiedlichen Zusätze so aufbereitet oder in einen solchen Zustand versetzt werden, dass eine wirksame substantielle Entfernung im Anschluss daran möglich wird. Handelt es sich bei den im Wasser enthaltenen Zusätzen beispielsweise um Peroxyessigsäure und nichtionische Tenside, so kann die strahlungsinduzierte Zersetzung der Peroxyessigsäure zu Essigsäure und Sauerstoff dazu beitragen, dass nichtionische Tenside umgesetzt werden und/oder agglomerieren und dadurch in eine leichter entfernbare Form umgewandelt werden. Auch die Peroxyessigsäure selbst oder ein Derivat davon wird durch die Zersetzung in eine Form gebracht, die durch die nachfolgenden Verfahrensschritte bzw. Systemeinrichtungen wirksam entfernbar ist. Die Erfindung bietet den Vorteil, dass durch das Zusammenwirken von drei signifikanten Maßnahmen bzw. Einrichtungen in Kombination erreicht wird, sehr verschiedenartige Wasserzusätze insgesamt und merklich so zu entfernen, dass eine Wiederverwendung des Prozesswassers durch gezielte Zudosierung frischer Zusätze realisiert werden kann. Wichtig zur Realisierung der Vorteile und Wirkungsweisen der Erfindung ist es, dass i) in einem ersten Schritt das zu behandelnde Wasser mit elektromagnetischer Strahlung beaufschlagt wird, ii) in einem zweiten Schritt das zu behandelnde Wasser mittels Umkehrosmose behandelt wird, und iii) in einem dritten Schritt das zu behandelnde Wasser mittels
Elektroentionisierung behandelt wird, wobei die Schritte in der Reihenfolge i), ii) und dann iii) durchgeführt werden. Falls gewünscht können wahlweise weitere Schritte vor, zwischen oder nach den oben genannten Schritten durchgeführt werden, müssen es aber nicht. Zum Beispiel benötigt eine solches Verfahren vorteilhafterweise nicht zwangsläufig einen Schritt, in dem zu behandelndes Wasser mittels eines Aktivkohlefilters behandelt wird, um durch Adsorption beispielsweise nichtionische Tenside zu entfernen. Aktivkohlefilter weisen beispielsweise den Nachteil auf, das die Gefahr der Verkeimung relativ groß ist.
Bevorzugt bestehen die aktiven funktionellen Behandlungsschritte nur aus den oben genannten Schritten i) bis iii). Entsprechendes gilt für die jeweiligen Vorrichtungen des erfindungsgemäßen Wasserbehandlungssystems.
Eine Art von Zusätzen, deren Entfernung aus dem zu behandelnden Wasser mit herkömmlichen Wasserbehandlungsverfahren bisher nicht möglich war oder nicht in Betracht gezogen wurde, sind Peroxycarbonsäuren und Derivate davon, insbesondere Peroxyessigsäure. Mögliche Derivate sind dem Fachmann geläufig und können aus entsprechenden Prozesswasserzusätzen ausgewählt werden, z.B.
Peroxycarbonsäureester oder Dicarbonsäureperoxide. Daher wird gemäß der Erfindung in Schritt i) des Verfahrens ein solches zu behandelndes Wasser mit elektromagnetischer Strahlung beaufschlagt, das Peroxycarbonsäure oder ein Derivat davon enthält, insbesondere Peroxyessigsäure. Die elektrische Strahlung ist dabei vorzugsweise so bemessen, dass die in dem zu behandelnden Wasser enthaltene Peroxycarbonsäure bzw. Derivate davon, zersetzt wird. Bei den Zersetzungsprodukten handelt es sich um Carbonsäuren bzw. Derivate davon und deren korrespondierende deprotonierte Form. Beispielsweise sind im Fall von Peroxyessigsäure die Zersetzungsprodukte Essigsäure bzw. Acetat und Sauerstoff. Im Gegensatz zur Peroxycarbonsäure können die Zersetzungsprodukte der Peroxycarbonsäure bwz. Derivate davon gut durch die nachfolgende Umkehrosmose ii) und die Elektroentionisierung iii) entfernt werden.
Um eine besonders effektive Zersetzung bestimmter Wasserzusätze wie Peroxycarbonsäure bzw. Derivate davon zu gewährleisten, wird die elektromagnetische Strahlung in Schritt i) so eingestellt, dass die Peak-Wellenlänge in einem Bereich von etwa 275 bis etwa 145 nm, bevorzugt 254 bis 178 und weiter bevorzugt 248 bis 164 liegt. Eine eher niederwellige elektromagnetische Strahlung in Schritt i) kann zu einer noch effizienteren Zersetzung beitragen. Zweckmäßig wird der Peak der Wellenlänge spezifisch auf die zu zersetzende Substanz eingestellt.
Des Weiteren können auch andere Zusätze oder Auswaschungsprodukte wirksam entfernt werden. Beispielsweise können in Prozessen zur Reinigung von Kunststoffgegenständen, denen produktionsbedingt - z.B. durch Herstellung in einem Spritzgussverfahren - Hilfsstoffe wie Trennmittel an der Oberfläche anhaften, solche Hilfsstoffe als Auswaschungsprodukte in dem zu behandelnden Wasser enthalten sein, die durch das erfindungsgemäße Verfahren wirksam entfernt werden. In Prozessen zur Reinigung von Mehrweg-Kunststoffbehältern für Nahrungsmittel, wie zum Beispiel Getränke-Pfandflaschen aus Kunststoff, können als Auswaschungsprodukte zum Beispiel Getränkerückstände enthalten sein, die durch das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls wirksam entfernt werden.
Darüber hinaus wird die Strahlung in Schritt i) bevorzugt so eingestellt, dass die Bestrahlungsstärke etwa 600 bis 1400 J/m2, weiter bevorzugt 800 bis 1395 J/m2 und besonders 1280 bis 1390 J/m2 beträgt. Je höher die Bestrahlungsstärke, umso effizienter ist die Zersetzung der Zielsubstanz wie der Peroxycarbonsäure bzw. den Derivaten davon.
Neben den oben genannten bevorzugten Einstellungen bezüglich Peak-Wellenlänge und Bestrahlungsstärke kann die Zersetzung der in dem zu behandelnden Wasser enthaltenen Zusätze gegebenenfalls auch durch Einstellung der Verweilzeit oder Strömungsgeschwindigkeit des zu behandelnden Wassers in einer Vorrichtung zur elektromagnetische Bestrahlung und/oder durch geeignete Wahl des Durchmessers der Leitungen in einer Vorrichtung zur elektromagnetische Bestrahlung beeinflusst werden.
Eine weitere Art von Zusatz, die in dem zu behandelnden Wasser enthalten sein kann, sind Tenside, die durch die Kombination der Verfahrensschritte i) bis iii) noch wirksamer entfernt werden als in Fällen, bei denen mindestens einer der Schritte bzw. Einrichtungen fehlt. Insbesondere die Entfernung nichtionischer Tenside ist ohne Beachtung der erfindungsgemäßen Kombination problematisch.
Eine erfindungsgemäß wirksam funktionierende Umkehrosmose ist bevorzugt dann gewährleistet, wenn nach Schritt ii) die Restleitfähigkeit eines Permeats < 5 μS/cm, weiter bevorzugt < 2 μS/cm beträgt. Die Einstellung der Restleitfähigkeit in Schritt ii) hängt von der Leistungsfähigkeit der nachfolgenden Elektroentionisierung in Schritt iii) sowie von der nach der Wasserbehandlung erforderlichen Wasserqualität ab.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das zu behandelnde Wasser vor, während oder nach der Umkehrosmose in Schritt ii) permanent oder temporär auf 80 bis 85 0C erhitzt. Dadurch wird eine thermische Abtötung von unter Umständen im Wasser enthaltenen Keimen ermöglicht.
Ferner ist eine erfindungsgemäß wirksam funktionierende Elektroentionisierung bevorzugt dann gewährleistet, wenn nach Schritt iii) die Restleitfähigkeit eines Deionats < 0,5 μS/cm, weiter bevorzugt < 0,1 μS/cm beträgt. Die Einstellung der Restleitfähigkeit in Schritt iii) hängt von der nach der Wasserbehandlung erforderlichen Wasserqualität ab.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren in einem Prozess zum Spülen von Kunststoffbehältern verwendet. Ein derartiger Prozess wird im Folgenden näher erläutert.
Kunststoffbehälter, insbesondere solche, die als Verpackungsmaterial für Nahrungsmittel dienen, werden vor dem Abfüllen des Inhalts, z.B. eines Nahrungsmittels oder Getränks, sterilisiert. Die Sterilisation erfolgt meist durch Spülen bzw. Rinsen des Kunststoffbehälters mit einem Peroxyessigsäure enthaltenden Spülwasser bzw. Rinserwasser. Fig. 1 zeigt beispielhaft eine Anlage zum Spülen bzw. Rinsen von Kunststoffbehältern 1 , die als Verpackungsmaterial für Nahrungsmittel dienen. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, wird das System über eine Leitung 2 mit Wasser, z.B. Trinkwasser aus einem kommunalen Leitungsnetz oder Brunnenwasser aus einem firmeneigenen Leitungsnetz, versorgt. Der Pfeil in Leitung 2 zeigt die Flussrichtung des Wassers an. Dieses Wasser wird mit einem Wasserbehandlungssystem 3 aufbereitet. Ein derartiges Wasserbehandlungssystem umfasst, abhängig von der Qualität des über die Leitung 2 erhaltenen Wassers, eine oder mehrere Vorrichtungen zur Behandlung des Wassers. Beispielsweise kann ein derartiges Wasserbehandlungssystem 3 eine Umkehrosmoseanlage und gegebenenfalls eine Elektroentionisierungsanlage enthalten, der wahlweise ein Aktivkohlefilter und/oder eine Enthärtungsanlage vorgeschaltet sein kann. Nachdem das Wasser durch das Wasserbehandlungssystem 3 behandelt wurde, weist es definierte Werte bezüglich Wasserhärte, Leitfähigkeit, pH-Wert und Oberflächenspannung auf. Das behandelte Wasser wird über eine Leitung 4 einer Spülvorrichtung bzw. Rinservorrichtung 5 zugeführt. In oder vor der Spülvorrichtung 5 wird das Wasser mit einer chemischen Formulierung versetzt, die aus mindestens einem geeigneten Desinfektionsmittel, wie z.B. Wasserstoffperoxid oder Peroxyessigsäure, sowie mindestens einem Tensid besteht. Das mit der chemischen Formulierung versetzte Wasser wird innerhalb der Spülvorrichtung 5 zur Desinfektion zum Spülen von Kunststoffbehältern, insbesondere Getränkeflaschen aus Kunststoff, wie z.B. PET-Flaschen, verwendet. In der Vergangenheit wurde nach dem Spülvorgang das Spülwasser bzw. Rinserwasser normalerweise über eine Leitung 6 in die Kanalisation geleitet. Der Pfeil am Ende der Leitung 6 zeigt die Ableitung des Wassers in die Kanalisation an.
Demgegenüber können durch Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Wasserbehandlung in dem oben genannten Prozess zum Spülen bzw. Rinsen von Kunststoffbehältern die im Wasser enthaltenen Zusätze, die von der zugesetzten chemischen Formulierung stammen, vollständig entfernt werden. Dadurch wird eine dauerhafte gleich bleibende Wasserqualität gewährleistet. Das Spülwasser bzw. Rinsingwasser kann sogar wieder verwendet werden, da mit kontrollierten Dosierungen von frischen Zusätzen wieder reproduzierbare Wasserqualitäten ohne unakzeptable Mengenschwankungen bezüglich der Zusätze erreicht werden können. Wichtig zur Realisierung der oben genannten Vorteile und Wirkungsweisen der Erfindung ist es, dass das erfindungsgemäße System zur Wasserbehandlung stromabwärts folgende Vorrichtungen in der genannten Reihenfolge i) bis iii): i) eine Vorrichtung zur elektromagnetischen Bestrahlung, ii) eine Umkehrosmosevorrichtung, und iii) eine Elektroentionisierungsvorrichtung umfasst. Falls gewünscht können wahlweise weitere Schritte vor, zwischen oder nach den oben genannten Schritten durchgeführt werden, müssen es aber nicht. Das erfindungsgemäße System wird so eingestellt, dass die bereits für das Verfahren beschriebenen Einstellungen und bevorzugten Ausführungsformen erreicht werden.
Fig. 2 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes System zur Wasserbehandlung 7. Zu behandelndes Wasser wird über Leitung 8 (der in Leitung 8 dargestellte Pfeil zeigt die Flussrichtung des zu behandelnden Wassers an) einer Vorrichtung zur elektromagnetischen Bestrahlung 9 zugeführt. Anschließend wird das zu behandelnde Wasser über Leitung 10 einer Umkehrosmosevorrichtung zugeführt. Das resultierende Permeat wird über Leitung 12 der Elektroentionisierungsvorrichtung 13 zugführt. Das resultierende Deionat kann beispielsweise über eine Leitung 14 (der in Leitung 14 dargestellte Pfeil zeigt die Flussrichtung des behandelten Wassers an)wieder einem Prozess zugefügt werden. Leitungen zur Abführung bzw. Entsorgung des aus der Umkehrosmose resultierenden Konzentrats und des aus der Elektroentioninisierung resultierenden Eluats sind nicht dargestellt.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, umfasst eine Anlage zum Spülen bzw. Rinsen von Kunststoffbehältern 15 eine Anlage zum Spülen bzw. Rinsen von Kunststoffbehältern 1 (vergleiche Fig. 1), die die mit den Bezugsziffern 2 bis 6 gekennzeichneten Vorrichtungen umfasst, und das erfindungsgemäße System zur Wasserbehandlung 7 (vergleiche Fig. 2), das die mit den Bezugsziffern 8 bis 14 gekennzeichneten Vorrichtungen umfasst. Das erfindungsgemäße System zur Wasserbehandlung 7 ist bei dieser Ausführungsform so in eine Anlage zum Spülen bzw. Rinsen von Kunststoffbehältern 15 integriert, dass das bestimmte Zusätze, wie z.B. Peressigsäure und Tenside, enthaltende Spülwasser aus Leitung 6 ganz oder teilweise der Leitung 8 zugeführt wird. Die im Wasser enthaltenen Zusätze werden mittels der Vorrichtungen 9 (UV-Vorrichtung), 11 (Umkehrosmosevorrichtung) und 13
(Elektroentionisierungsvorrichtung ) wie oben beschrieben entfernt. Somit weist das aus Leitung 14 austretende, erfindungsgemäß behandelte Wasser eine definierte Wasserqualität auf, d.h. die Werte für Leitfähigkeit, pH-Wert und Oberflächenspannung können reproduzierbar eingestellt werden. Das behandelte Wasser wird über Leitung 14 in Leitung 4 eingespeist. Leitung 4 kann ganz oder teilweise über Leitung 14 eingespeistes Wasser enthalten. Somit kann das im Spülprozess verwendete Wasser in einem Kreislauf zirkulieren. Da die Menge des behandelten Wasser, das aus Leitung 14 austritt, aufgrund der bei der Umkehrosmosevorrichtung 11 und der Elektroentionisierungsvorrichtung 13 jeweils notwendigen Abführung von Konzentrat und Eluat stets geringer ist als die ursprünglich über Leitung 8 zugeführte zu behandelnde Menge an Wasser, wird dem Kreislauf Frischwasser zugeführt. Frischwasser ist Wasser, das mittels des Wasserbehandlungssystems 3 behandelt wurde und über Leitung 4 eingespeist wird. Falls erforderlich, kann auch ein Teil oder die Gesamtmenge des im Kreislauf enthaltenen Wassers über die Leitung 6 in die Kanalisation entsorgt werden (die mögliche Flussrichtung des Wassers wird durch die Pfeile in Leitungen 6 und 8 angezeigt) und die durch die Entsorgung entstehende Fehlmenge an Wasser durch Zufügen von Frischwasser ausgeglichen werden.
Alternativ kann das behandelte Wasser nach der Elektroentionisierungsvorrichtung 13 ganz oder teilweise aus dem Kreislauf entnommen werden (nicht dargestellt), um gegebenenfalls einem anderen Verwendungszweck zugeführt zu werden.
Eine solche Ausführungsform hat den Vorteil, dass der Kreislauf zur Behandlung des Zusätze enthaltenden Wassers in sich geschlossen ist, wobei Frischwasser je nach Bedarf eingespeist werden kann.
Eine noch weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, umfasst eine Anlage zum Spülen bzw. Rinsen von Kunststoffbehältern 16 eine Anlage zum Spülen bzw. Rinsen von Kunststoffbehältern 1 (vergleiche Fig. 1), die die mit den Bezugsziffern 2 bis 6 gekennzeichneten Vorrichtungen umfasst und eine Vorrichtung zur elektromagnetischen Bestrahlung 9, die über die Leitungen 8 und 10 in die Anlage 16 integriert ist. Das Wasserbehandlungssystem 3 umfasst eine Umkehrosmosevorrichtung 11 und eine Elektroentionisierungsanlage 13, die miteinander durch die Leitung 12 verbunden sind. Die Vorrichtung zur elektromagnetischen Bestrahlung 9 ist so in eine Anlage zum Spülen bzw. Rinsen von Kunststoffbehältern 16 integriert, dass das bestimmte Zusätze, wie z.B. Peroxyessigsäure und Tenside, enthaltende Spülwasser aus Leitung 6 ganz oder teilweise der Leitung 8 zugeführt wird. Nach Behandlung des Spülwassers mittels der Vorrichtung zur elektromagnetischen Bestrahlung 9 wird das bereits mit Strahlung beaufschlagte Wasser über die Leitung 10 in die Leitung 2 eingespeist. Nach Passieren der Umkehrosmosevorrichtung 11 und der Elektroentionisierungsvorrichtung 13 wird das behandelte Wasser in Leitung 4 eingespeist. Das im Spülprozess verwendete Wasser zirkuliert in einem Kreislauf. Da die Menge des behandelten Wasser, das aus Leitung 4 austritt, aufgrund der bei der Umkehrosmosevorrichtung 11 und der Elektorentionisierungsvorrichtung 13 jeweils notwendigen Abführung des Konzentrats und Eluats stets geringer ist als die ursprünglich über Leitung 8 zugeführte Menge an zu behandelndem Wasser, wird dem Kreislauf Frischwasser zugeführt. Frischwasser ist Wasser, das über Leitung 2 in den Kreislauf eingespeist wird, z.B. Leitungswasser. Falls erforderlich, kann auch ein Teil oder die Gesamtmenge des im Kreislauf enthaltenen Wassers über die Leitung 6 in die Kanalisation entsorgt werden (die mögliche Flussrichtung des Wassers wird durch die Pfeile in Leitungen 6 und 8 angezeigt) und die durch die Entsorgung entstehende Fehlmenge an Wasser durch Zufügen von Frischwasser ausgeglichen werden.
Eine solche Ausführungsform hat den Vorteil, dass ein bereits bestehendes Wasserbehandlungssystem 3, das eine geeignete Umkehrosmoseanlage 11 und eine geeignete Elektroentionisierungsanlage 13 umfasst, in Kombination mit einer z.B. nachträglich eingebauten Vorrichtung zur elektromagnetischen Bestrahlung 9 ein erfindungsgemäßes System zur Wasserbehandlung bildet.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Wasserbehandlung, das die folgenden Schritte umfasst: i) einen ersten Schritt, in dem zu behandelndes Wasser mit elektromagnetischer Strahlung beaufschlagt wird, ii) einen zweiten Schritt, in dem zu behandelndes Wasser mittels Umkehrosmose behandelt wird, und iii) einen dritten Schritt, in dem zu behandelndes Wasser mittels
Elektroentionisierung behandelt wird, wobei die Schritte in der Reihenfolge i), ii) und dann iii) durchgeführt werden.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , wobei das zu behandelnde Wasser Peroxycarbonsäure oder ein Derivat davon enthält
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die elektromagnetische Strahlung in Schritt i) so gewählt wird, dass mindestens ein zu entfernender Wasserbestandteil, insbesondere die in dem zu behandelnden Wasser enthaltene Peroxycarbonsäure bzw. Derivate davon, zersetzt wird.
4. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die elektromagnetische Strahlung in Schritt i) so eingestellt wird, dass die Peak- Wellenlänge in einem Bereich von etwa 275 bis etwa 145 nm liegt.
5. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die elektromagnetische Strahlung in Schritt i) so eingestellt wird, dass die Bestrahlungsstärke etwa 600 bis 1400 J/m2 beträgt.
6. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das zu behandelnde Wasser Tenside enthält, die infolge der Durchführung der Schritte i) bis iii) entfernt werden.
7. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das zu behandelnde Wasser vor, während oder nach der Umkehrosmose in Schritt ii) permanent oder temporär auf 80 bis 85 0C erhitzt wird.
8. System zur Wasserbehandlung, die stromabwärts folgende Vorrichtungen in der genannten Reihenfolge i) bis iii) umfasst: i) eine Vorrichtung zur elektromagnetischen Bestrahlung (9), ii) eine Umkehrosmosevorrichtung (11), und iii) eine Elektroentionisierungsvorrichtung (13).
9. System gemäß Anspruch 8, wobei Vorrichtung i) eine Strahlungsquelle für elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge von etwa 275 bis 145 nm aufweist.
10. System gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei Vorrichtung i) eine Strahlungsquelle für elektromagnetische Strahlung mit einer Strahlungsstärke von etwa 600 bis 1400 J/m2 aufweist.
11. Anlage zum Spülen von Kunststoffbehältern, wobei in die Anlage ein System gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10 integriert ist.
12. Anlage gemäß Anspruch 11 , wobei das System gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14 in einem Durchflussweg zwischen einem Wasserablauf eines Rinsers und einem Wasserzulauf eines Rinsers positioniert ist.
13. Anlage gemäß Anspruch 11 , wobei das System in einem Durchflussweg zwischen einem Wasserablauf eines Rinsers und einem Wasserzulauf eines bestehenden Systems zur Wasseraufbereitung eine Vorrichtung zur elektromagnetischen Bestrahlung (9) positioniert ist, so dass das bestehende System zur Wasseraufbereitung und die Vorrichtung zur elektromagnetischen Bestrahlung (9) ein System gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10 bildet.
14. Verwendung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 oder der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 13 in einem Prozess zum Spülen von Kunststoffbehältern, wobei bevorzugt das zu behandelnde Wasser nach der Behandlung wieder zum Spülen verwendet wird.
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