NO313993B1 - Resirkulering av vann og kjemikalier - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og et system for vasking av biler, lastebiler, busser og liknende gjenstander, ifølge kravinnledningene.

Utover selvsagte tiltak som har bestått i å forandre rengjøringmidlenes sammensetning og gjøre dem miljømessig mer akseptable, har avansert teknikk som for eksempel mikroflotasjon, membranfiltrering og biologiske senger vært foreslått. Se IVL-rapport A921 92A, 1992 11 27 (IVL = Institutt for vatten och avlopp, Sverige). Det er bygget forsøksanlegg og resultatene har i hvert fall delvis vært meget tilfredsstillende. Imidlertid har kostnadene for anleggene vist seg å bli for høye til å muliggjøre generell bruk av disse metodene. Slike metoder innebærer også at verdifulle vaskemidler ikke kan brukes om igjen, men må deponeres eller destrueres som miljøfarlig avfall. Det mangler økonomisk insitament for å sørge for at anleggene fungerer optimalt.

Oppfinneren har tidligere testet en billig og enkel metode med spalting av emulsjoner og felling av tungmetaller i eksisterende oljeutskillere har vært vesentlige momenter. Se SE 92014 28-1. Også her har resultatene vært gode. Kostnadsbildet har i dette tilfellet vært helt forskjellig fra de foran nevnte høyteknologiske løsninger. Imidlertid foreligger også her kun begrensede muligheter til direkte gjenvinning av vaskemiddelblandingen. Det store innholdet av olje og suspendert materiale gjør gjenvinning umulig for annet enn for vasking av understellet på biler.

Det har vist seg at selv om spalting og felling ofte fungerer tilfredsstillende, kan det inntreffe at flokkene som dannes, blir så små at den begrensede tiden i en oljeutskiller av normal størrelse ikke er tilstrekkelig til å oppnå en tilfredsstillende utskilling av olje og tungmetaller. Se "Fakta om Avloppsvatten från Biltvåttar", Stockholm Vatten, Ragnsells, Shell, juli 1993. Fagfolk på kloakkrenseanlegg krever sikkerhet for at spaltning og felling fungerer under alle forhold. I den ovennevnte rapport foreslås derfor filtrering for å redusere utslipp og oppnå større sikkerhet.

For kjemikere er det velkjent at filtrering av metallsulfid- og metallhydroksidutfellinger er problematisk på grunn av utfellingenes høye vanninnhold og kolloidalgrad. Problemene forverres ytterligere når det foreligger tensider og emulgerende olje. Brytningsmiddelet for emulsjoner vil klebe filtrene og gjøre rensing av filtrene med tilbakespyling umulig.

Oppfinneren har arbeidet med å videreutvikle spalte- og tellesystemet og å tilpasse det for gjenvinning av vaskevannet fra hele vaskeprosessen, dvs også fra rengjøring av flater med lakk, blankt metall og glass. Det nye systemet har vært testet og viser til og med bedre resultat enn ventet. Resultatene kan oppsummeres som følger. 1. Sikrer kvaliteten på avløpsvann, dvs like lavt eller lavere innhold av forurensninger enn med tidligere vanlige metoder. 2. Muligheter til å resirkulere størstedelen (over 80 %) av vaskevannet med tilsvarende reduksjon av avløpsvann som må behandles.

3. Resirkulering av vaskekjemikalier og derved redusert forbruk.

4. Like bra eller forbedret vaskeresultat.

5. Et kostnadsnivå som muliggjør installasjon også i relativt små vaskeanlegg, især ved at reduksjonen i vann- og kjemikalieforbruket er så stor at investeringen hurtig betaler seg selv.

6. Gode muligheter til lukket kretsløp for vaskevannet.

7. Uheldig utslipp til avløp pr. vask reduseres med mer enn 90 %.

Resirkulert og behandlet vann kan brukes i hele vaskeprosessen med unntak av den avsluttende skyllingen som gjøres med ferskvann.

Oppfinnelsen innebærer en rekke egenskaper som det tidligere ikke har vært mulig å kombinere til et samlet system. Effekten av systemet som helhet ligger vesentlig høyere enn man kunne vente seg med de kjente virkningene av komponentene.

Hurtig separasjon av oljer og suspendert materiale forenkles ved tilpasninger mellom rengjøringsmidlene og spalte- og fellekjemikaliene. Beste resultat er oppnådd med rengjøringsmidler overensstemmende med SE 9002608-9 og SE 9003599-9 med kationisk tensidblanding og ortofosfatbasert spalte- og fellemiddel ifølge SE 9101290-6 og SE 9201428-1. Men også andre tensidblandinger og spalte- og fellemidler kan brukes. Tensidblandingen bør inneholde i det minste en bestemt andel kationtensid og spalte- og fellemidlet bør være uorganisk og flerverdig anionisk, dvs at anionene bør ha minst to negative ladninger.

Med fremgangsmåten og systemet ifølge foreliggende oppfinnelse unngås de foran nevnte ulemper og begrensninger med kjente utførelser, som definert med de i kravene anførte trekk.

I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen inngår at vaskevannet mellom stegene rensing ved sedimentering og filtrering, tilsetter luft eller på annen måte tilfører oksygen og omrører vannet uten for store skjærkrefter. På denne måten unngås mulighetene for utvikling av illeluktende svovelforbindelser.

Uventet viste det seg at lufting nedsetter mikrotoksisiteten og nitrifikasjonsminskningen i vaskevannet. Lufting gir en mild omrøring som forårsaker at små flokker klumper seg slik at det dannes agglomerater med lavere vanninnhold, noe som bidrar til å eliminere problemene med lukt. For en fagmann er det klart at samme effekt kan oppnås ved feks. tilsetning av oksygen og mild mekanisk omrøring. Dette er imidlertid vanskeligere å oppnå og utgjør derfor en mindre foretrukket metode.

Oppfinnelsen angår også et system for rensing og gjenbruk av vaskevann som inneholder tensider, oljer og tungmetaller. Utover selve vaskeanlegget omfatter systemet også en gravitasjonsbasert separator for olje og slam, en utluftingstank for utstrømmingen fra separatoren for olje og slam, en sirkulasjonspumpe for vaskevannet og et filter (med muligheter for tilbakespyling) av det utluftede vaskevannet samt eventuelt en lagertank som også tjener som pumpetak for renset vann til vaskemaskinen, med nødvendige rørledninger og ventiler. I tilfelle lagringstanken mangler, kan systemet konstrueres slik at resirkuleringstanken fungerer som langrings- og pumpetank.

Dersom det i et anlegg eller en vaskeenhet for biler allerede foreligger enheter som er i stand til å utføre noen av systemets ovenfor nevnte funksjoner, angår oppfinnelsen det som måtte kreves i tillegg.

Utskillingen av tungmetaller forutsetter en relativ høy og konstant pH, fortrinnsvis innenfor området 9,0 til 11,5 eller mer, fortrinnsvis mellom 9,5 og 10,5. Vaskevannet bør således holdes alkalisk og helst lagres. Utskilling av emulgert olje forutsetter som regel tilsetning av spaltningskjemikalier. Både spalting og utfelling forenkles i stor utstrekning av bruk av de spaltnings- og fellingskjemikalier som er gjenstand for SE 9101290-6 og SE 9201428-1, men også andre organiske spaltnings- og fellingsmidler som inneholder to eller flerverdige anioner kan brukes.

Systemet ifølge oppfinnelsen omfatter doseringsutstyr for spaltnings- og fellingskjemikalie samt et styresystem for avpassing av doseringen etter behovet. pH-målere er lite egnet for dette formålet. I stedet foretrekkes måling av ledningsevnen som etter kalibrering og inntrimming for det enkelte anlegg har vist seg å være meget pålitelig. I et system med resirkulering av vaskevannet har flerverdige, ikke kompleksoppbyggende anioner en rekke oppgaver utover spalting av emulsjoner. Som eksempel kan nevnes at de a) virker mykere og eliminerer kalsium og andre flerverdige metaller, inklusive tungmetaller, gjennom utfelling og nedsetter behovet for tilsetning av kompleksdannere, b) er korrosjonsinhibiterende og minsker avsondring av tungmetaller fra bilene, c) virker som lagre og gir gjennom sin flerverdige verdi høy ionestyrke som forsterker tensidenes rengjørende virkning.

Den gravitasjonsbaserte separator er fortrinnsvis en konvensjonell oljeseparator, eventuelt komplettert med et lamellsystem. Utluftingstanken for slam/oljeutskillerens utløp kan være en del av slam/oljeutskilleren eller en separat tank. Integrering med slam/oljeutskilleren foretrekkes av praktiske grunner. Den gjenvinningstanken som vanligvis finnes på de fleste nyere oljeutskillere, er godt egnet som utiuftingstank. Bensinstasjoner har som regel trykkluftanlegg og tilleggsinstallasjonen for å fa til lufting er således begrenset til et rør og fordelingsutstyr for trykkluft i tanken.

Nødvendig tillegg til et eksisterende anlegg utover ovennevnte luftfordeler er bare pumpe og filter, eventuelt med en lagertank for renset vann og nødvendige rørledninger. Anlegg av denne type har iblant en lagertank for vaskevann for å utjevne strømmen fra vanntilførselen. En slik lagertank kan med fordel benyttes. Som nevnt er også konstruksjoner som benytter slam/oljeutskillerens gjenvinningtank som lagertank og pumpetank mulig.

Filteret bør være konstruert for tilbakespyling eller være utstyrt med automatisk retur av utskilt materiale til slamtanken og slam/oljeutskilleren. Filtre med filtermasse foretrekkes. Filtermassen kan omfatte zeolitter med ionebytterfunksjon eller filtersand. Det kan også benyttes blandingsfilter.

De fleste konvensjonelle spaltnings- og fellingskjemikalier består av polymerer som tenderer i retning av å gjøre det umulig å filtrere. Hoveddelen av spaltnings- og fellingskjemikaliene bør i stedet bestå av uorganiske salter. De nevnte uorganiske sammensetninger kan kompletteres med små mengder polymerer.

Under drift av systemet bør man la sirkulasjonen gjennom filteret fortsette, også når det ikke foregår vasking. På denne måten oppnås en vesentlig bedre rensing enn om filtreringen begrenses til den tid det tar å fylle eller å opprettholde nivået konstant i lagringstanken. Ved egnet utforming av systemet kan sirkulasjonen gjennom slam/oljeutskilleren opprettholdes også under perioder med ingen eller ubetydelig vaskefrekvens. Dette er avgjørende for å kunne eliminere slamdannelse og oppbygging av ubehagelig lukt i den varme årstiden. I en foretrukket situasjon foregår pumpingen i kretsen hele døgnet, med unntak av den tid som går med til tilbakespyling.

I en foretrukket utforming av oppfinnelsen brukes filtrert vann for tilbakespyling. Tilbakespylevannet ledes til slam/oljeutskilleren, fortrinnsvis via sandrennen i hallen og sandfanget. Ved bruk av gjenvunnet vann og tilbakeføring av frafiltrert materiale reduseres ferskvannforbruket og problemer med behandlingen av det fraseparerte materiale unngås. Systemet tilpasses på denne enkle måte til vanlige rutiner for tømming av oljeutskillere ved vaskeanlegg. Tilbakespyling bør så langt det er mulig gjennomføres på tidspunkter med liten belastning av slam/oljeutskilleren for å få god tid til slamavsetting. Av denne grunn foretrekkes at tilbakespylingen skjer om natten.

Beregnet ut fra tørrstoffets vekt, gir systemet ifølge oppfinnelsen større mengder utskilt slam og utskilt olje. Samtidig gjør det nye systemet at slammet pakkes mer effektivt. Tømmeintervallene kan forlenges og kostnadene for slamhåndtering kan reduseres.

Figuren viser et flytskjema for et testanlegg utført i henhold til oppfinnelse og viser en vaskemaskin med en bevegelig børsterampe for rengjøring av karosseriet og et høyttrykkspyleanlegg for rengjøring av understellet.

Enhetene er i forsøksanlegget bygget sammen til en enhet som benevnes slam/oljeutskiller. Der hvor plassen tillater det, er dette en foretrukket konstruksjon. I forsøksanlegget er slam/oljeutskilleren blitt komplettert med en lamellpakke. I mindre slam/oljeutskillere er denne utførelsen å foretrekke. I kraftig overdimensjonerte slam/oljeutskillere, som kan finnes av og til, foreligger et mindre behov til lamellseparatorer.

Et rør 5 med en pumpe leder smussvann fra slam/oljeutskilleren til filteret 6, fra filteret ledes det filtrerte vannet via røret 12 til buffertanken 7 eller om buffertanken er full, via røret 13 til gjenvinningstanken 4. Ved tilbakespyling ledes vannet (via et ikke vist rør) fra buffertanken 7 til filteret 6. Etter filteret ledes tilbakespylingsvannet til oppsamlingsrennen i vaskehallen 1 via røret 15. Det filteret som ble brukt i forsøksanlegget, har et eget ventilsystem for å snu strømretningen og for tidsstyring av tilbakespylingen. Disse detaljer er ikke medtatt i flytskjemaet. Det ligger selvsagt innenfor rammen av oppfinnelsen både å bruke forskjellige pumper for filtrering og tilbakespyling og å benytte trykket i vannledningssystemet for tilbakespyling med ferskvann.

Røret 8 omfatter en høytrykkspumpe for spyling av bilenes understell, røret 9 omfatter en pumpe for å tilføre vaskevann til vaskeprosessen. En doseringsanordning 16 er innrettet for spaltnings og felling av kjemikalier, Røret 14 overfører overløp av avløpsvann forårsaket av tilførselen med ferskvann for den avsluttende skylling av bilen.

Skjemaet på figur 1 bør ikke oppfattes som begrensende for oppfinnelsen. En fagmann vil lett finne andre fullgode tekniske løsninger som utnytter oppfinnelsens grunntanker.

Det bør videre forstås at systemets brukermuligheter ikke begrenser seg til bilvaskemaskiner. Med de tilpasninger som følger av vaskemetoden, kan oppfinnelsen benyttes også for vaskevann fra høytrykksvaskere, vaskeanlegg for tyngre kjøretøyer og vaskevann med lignende sammensetning fra produksjon etc.

En avgjørende fordel med systemet ifølge oppfinnelsen er at både vann og vaskekjemikalier gjenvinnes. Derfor kan man opprettholde en vesentlig høyere konsentrasjon i vaskeløsningen enn det ellers ville vært mulig av økonomiske grunner. Dette gir et betydelig bedre vaskeresultat.

I ovennevnte IVL rapport uttrykkes muligheter for at den type lukket kretsløp som er beskrevet ovenfor, skulle gi altfor høye saltkonsentrasjoner i vaskeløsningen og føre til korrosjon og saltutfellinger på de vaskede flater. Dette er et uttrykk for de vanlig forekommende fordommer innen bransjen. Oppfinneren har brutt gjennom denne fordom og vist at høy saltkonsentrasjon i vaskevannet tvert imot kan være en fordel for vaskeeffekten.

En svært påtakelig forskjell mellom tidligere forsøk og oppfinnerens måte å nærme seg problemene på, er at man tidligere har søkt å separere vann og vaskekjemikalier for i ekstreme tilfeller å gjøre vannet drikkbart mens oppfinneren har konsentrert seg om den mer jordnære, men vanskeligere oppgaven, å regenerere vaskevann og kjemikalier til det nivå som behøves for ny vask.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for vasking av biler, lastebiler, busser og lignende gjenstander som er forurenset med olje, støv osv. og som kan frigjøre tungmetaller, karakterisert ved at vasken med unntak av en avsluttende skylling, foregår med en resirkulerende vaskeløsning som inneholder kationtensider og som kontinuerlig renses for olje, tungmetaller og partikler gjennom en prosess som omfatter a) tilsetning av et uorganisk middel, med pulver som har emulsjonsbrytende egenskaper og som nedfeller tungmetaller, omfattende lettløselige, ikke kompleksdannende salter med anioner som har to eller flere verdier, b) utskilling av slam med hjelp av tyngdekraft, fortrinnsvis i en slam/oljeutskiller (3) som kan være utstyrt med en lamellutskiller, c) omrøring og oksygentilsetning av vaskevannet, uten å utøve store skjærkrefter, fortrinnsvis gjennom lufting, og filtrering i et filter (6), d) tilsetning av nytt vaskemiddel inneholdende kationiske tensider i mengder som tilsvarer tapene ved partikkeladsorpsjon etc under passeringen gjennom sedimenteringsutstyret og filteret, og å gjenbruke i en ny vaskesyklus, hvorved pH-verdien holdes alkalisk ved kontrollert tilsetning av det emulsjonsbrytende og tungmetallutfellende middel.

2. Fremgangsmåte ifølge foregående krav, karakterisert ved å kontrollere tilsettingen av det emulsjonsbrytende og tungmetallutfellende middel ved måling av ledningsevnen.

3. Fremgangsmåte ifølge foregående krav, karakterisert ved å utføre tilbakespylingen av filteret (6) med filtrert vaskevann samt å tilbakeføre tilbakespylingsvannet til slam/oljeutskilleren.

4. Fremgangsmåte ifølge foregående krav, karakterisert ved å la sirkulasjonspumpingen av vaskevann gjennom filteret (6) pågå også under perioder da anlegget ikke tilføres nytt vaskevann.

5. System for rensing og gjenbruk av vaskeløsninger fra vasking av biler, lastebiler, busser og lignende gjenstander ved bruk av resirkulert vaskeløsninger med kationiske tensider, karakterisert ved a) en tyngdekraftbasert separator (3) for olje og slam, b) en utluftbar gjenvinningstank (4) anordnet etter separatoren (3), c) en anordning (16) for tilsetning av et uorganisk, emulsjonsbrytende og tungmetallutfellende middel som inneholder flerverdige anioner, med en ledningsevnestyrt kontrollanordning for overvåking av doseringen for å opprettholde middelets konsentrasjon og en alkalisk pH-verdi foran separatoren (3), d) en pumpe med et rør (5) og et filter (6), og e) en anordning for å tilsette nytt rengjøringsmiddel for å kompensere for tapene ved slamutfellingen.