SE469060B - Foerfarande foer emulsionsbrytning - Google Patents

Description

.fin ON \ C) (ID (J\ f D närvarande. Trenden mot alltmer sofistikerade tensidsystem för àstadkommande av mikroemulsioner för rengöring oljeutvinning med mera gör problemet allt svàrare.

Nya oljeavskiljare med stor avskiljningsvolym i förhållande till belastningen klarar ofta kraven enligt ovan. Äldre anläggningar är försedda med oljeavskiljare med relativt liten volym. För dessa är gränsvärdet redan nu ett allvarligt problem, som bland annat kan hindra övergång från användning av miljömässigt ogynnsamma lös- ningsmedel till mer acceptabla mikroemulsioner. För de i dag nya anläggningarna kan motsvarande problem väntas uppstå om belast- ningen ökar och/eller kraven skärps. En skärpning av kraven till högst 50 mg/l diskuteras redan.

Föreliggande uppfinning gäller ett ur miljösynpunkt i stort sett oantastligt tillsatsmedel, som redan i små kvantiteter kan drama- tiskt öka separerbarheten av mycket svårbrytbara emulsioner.

Uppfinningen kommer att beskrivas med utgångspunkt från automat- tvättar från fordon, men det är för en fackman klart att mot- svarande förhållanden föreligger inom en rad olika branscher.

För att reducera vatten och kemikalieåtgång recirkuleras i automattvättarna en avsevärd del av tvättvattnet. Det recirkule- rade vattnet används i första hand för underredsspolning. Per tvättad personbil i en automatisk tvättlinje atgàr typiskt sett omkring 300 liter vatten. âv detta är omkring 200 liter recirku- lerat. återstående mängd, det vill säga omkring 100 liter, är färskvatten och motsvaras av ungefär samma mängd avloppsvatten.

Det är önskvärt att ytterligare öka recirkulationen. Ett slutet system anses av personer som sysslar med vattenvàrd som det slutliga idealet. En förbättrad oljeavskiljning kan vara ett vik- tigt steg i denna riktning. Även bortsett från miljöaspekten är det fördelaktigt att det åter- cirkulerade vattnet innehåller så lite olja som möjligt. Manga mekaniska metoder för emulsionsbrytning genom agglomering av de små oljedropparna i emulsionerna har föreslagits Det har även föreslagits att genom tensidkombinationer påverka emulsioners ~.

.Fzs CW \Ü C. .D CW CU brytningstendens. Andra metoder för emulsionsbrytning är pH-jus- tering, uppvärmning och ett stort antal olika polymera tillsatser.

Gemensamt för flertalet av förslagna metoder är att de är kost- samma och/eller gör tvättvattnet olämpligt för recirkulation.

Manga av tillsatserna kan dessutom utgöra miljöproblem av minst samma svarighetsgrad som oljorna själva.

Anpassning av tensiderna kan ytligt sett förefalla vara en elegant lösning pà problemet. Det har tyvärr visat sig att tensidkombína- tioner som ger en snabb emulsionsbrytning ej lämpar sig för fram- ställning av stabila mikroemulsioner, som är oumbärliga ur miljö- synpunkt som ersättning för tidigare använda kallavfettningsmedel.

Det är känt att elektrolyter paverkar emulsioners stabilitet.

Kombinationer av elektrolyter sàsom aluminiumklorid och absorp- tionsmedel sasom bentonit har använts för att förbättra olje- avskiljning. Man har även använt fällningsmedel sàsom kalk- och järnsalter för ändamalet.

Uppfinnaren har överraskande funnit avsevärda skillnader mellan elektrolyter som med avseende pá jonstyrka och utsaltningseffekt borde vara ungefär likvårda. En del elektrolyter, såsom exempelvis aluminiumsulfat, förefaller inte bara ge O-effekt utan till och med ge sämre resultat än utan tillsats. Som framgar av exempel 1 är ortofosfater i en klass för sig när det gäller att àstadkomma en god emulsionsbrytning. En tillsats av exempelvis trinatrium- ortofosfat pa nivån 0,2 Z ger en avsevärt förbättrad emulsions- brytning jämfört med andra flervärda elektrolyter pà 1 Z-nivàn. Ürtofosfater har tidigare använts som tvättalkali och för av- härdning av vatten genom utfällning av hárdhetsbildare. Av detta skäl ingick trinatriumortofosfat ofta i tvättmedel innan utfäll- ningsavhärdning ersattes med avhärdning genom komplexbildning exempelvis med pentanatriumtripolyfosfat.

Alkalimetallfosfat och/eller -silikat används enligt EP O 075 241 som förbehandling före fällning med kalcium och/eller magnesium- salter för regenerering av alkaliska rengöringslösningar. För att förfarandet skall leda till önskat resultat rekommenderas efter- 4s. Ü\ \O CT) CN C f) följande tillsats av en akrylamidpolymer. Ett likartat förfarande är föremål för EP O 075 243 med skillnaden att man i detta fall begagnar sig av en fosfat- och/eller silikatinnehàllande rengö- ringslösning. Bada förfarandena är ekvivalenta med ovan nämnda användning av absorptionsmedel. Liksom när det gäller kalcium och järnsalter ovan bildas absorptionsmedlet “in situ".

Föreliggande uppfinning skiljer sig markant fràn dessa förfaranden dels genom det faktum att tillsättning av fällningskemikalier ej är nödvändig eller ens önskvärd. Vid recirkulation av rengörings- lösningen innebär detta en avsevärd reduktion av kemikaliebehovet, eftersom tillsättning av nya ortofosfater endast behöver ske för att kompensera för de mängder som bortförs med avloppsvattnet.

Vidare är lämplig koncentration i vattnet i föredragna utförings- former väsentligt lägre, över respektive under 1 vikt-Z Utöver reducerad slammängd och lägre kemikalieàtgàng innebär fri- heten fràn utfällning att bottenslammet ej blir oljebemängt i lika stor utsträckning. När det gäller omhändertagande, destruktion och kvittblivning av slam och olja är detta betydande fördelar. Sålun- da blir exempelvis bränning av oljan ofta möjlig utan problem med sintrande aska.

Till detta kommer att utfällningsreaktioner är svàrkontrollerade.

Under olyckliga omständigheter erhålles svarfiltrerade fällningar med i det närmaste samma täthet som vattnet. Dessa later sig endast med stor svårighet avskiljas i en tyngdkraftbaserad avskil- jare. Under de växlande förhållande som kan väntas i exempelvis en tvätthall för fordon är fällningsförfaranden alltför svarkont- rollerade för att vara användbara.

Uppfinningen gäller ett förfarande för emulsionsbrytning och reduktion av resthalten olja. Man tillser att vattnet far en halt av 0,005 till 5,0 vikt~X lättlösligt ortofosfat, beräknat pa tillförd vattenmängd genom olja i vatten som innehallit emulgerad tillsättning av fosforsyra och en lämplig bas eller ett salt eller en saltblandning i fast eller löst form och genomför därefter oljeseparationen utan tillsättning av fällningsmedel för orto- fosfat.

Pataglig eiíekt uppnås redan vid halter av ortofosfat i vattnet pà 0,005 Z. Föredragna halter ligger emellertid högre exempelvis pá nivàn 0,01 Z eller mer. Det är i allmänhet ingen fördel att an- vända sig av halter som överstiger 1,0 Z även om det kan förekomma specialfall, där oljeavskiljaren har sa sma dimensioner att en ex- tremt snabb separering krävs eller där krav finns pá att det utga- ende vattnet skall vara i det närmaste fritt tràn extraherbara kolväten. I sadana extremfall kan halter upp till 5 vikt-2 vara motiverade. Mycket höga halter ortofosfat är givetvis oekonomiska och kan dessutom ha tendens att försämra separationen. Detta gäller dock törst vid halter över 10 till 20 vikt-Z.

De mängder fosfat som tillförs avloppsvattnet genom tillsatsen av fosfatsalter är sma. När det gäller föredragna halter endast nagra tiotals gram per tvättad bil. Ürtofosfaterna avlägsnas lätt genom den kemiska fällning som nu är i det närmaste obligatorisk i reningsverken. Bidraget till slammängderna fràn reningsverken är försumbart.

Med hänsyn till kravet pà lättlöslighet kommer endast ortofosfater med envärda katjoner ifråga. Det saknar i allmänhet betydelse om katjonen är natrium, kalium, ammonium eller nagon annan envärd katjon. Natrium föredras med hänsyn till tillgänglighet och rela- tivt lag kostnad. Förutom trialkalisalterna kan salter med en eller tva vätejoner i stället för motsvarande antal alkalimetall- joner eller motsvarande användas.

Separationen gynnas av alkaliskt pH. Effekten är påtaglig redan vid måttlig höjning över neutralpunkten, exempelvis pH 7,5, god vid pH 8 och nära optimal vid pH 9. Ur korrosionssynpunkt och rengöringssynpunkt önskas ett relativt högt pH. Ett allför högt pH kan skada avloppsrör och störa reningen i reningsverket. Ett lämp- ligt pH ligger i omradet 8,0 till 11,5 och särskilt inom omradet 9,5 till 11. Inställningen av pH kan ske genom val av ortofosfater med lämplig basicítet eller genom tillsättning av syra eller sura salter exempelvis ett trinatriumortofosfat. :la \O CD Cm CD När huvuddelen av vattnet àteranvänds kan tillsättningen av ortofosfater med fördel kombineras med tillförsel av andra sub- stanser, som kan vara lämpliga för att göra tvättvattnet bättre ägnat för sin uppgift. Sadana substanser kan vara vätmedel, sär- skilt nonjontensider, och korrosionsskyddande tillsatser som skyd- dar chassi- och karosseridetaljer mot rostskador orsakade av väg- salter med mera. Behovet av ytterligare korrosionsskydd är litet, eftersom fosfatjonerna är korrosionsreducerande med avseende pa järnmetaller till skillnad fràn manga andra elektrolyter. Om man använder ett rengöringsmedel innehållande katjonaktiva tensider och/eller langkedjiga aminer förstärks fosfatjonernas korrosions- förebyggande effekt pa stal ytterligare.

Drtofosfaterna kan bildas "in situ" fran fosforsyra och en lämplig bas. Av bekvämlighetsskäl föredras emellertid att använda färdiga salter eller saltblandningar. En mycket lämplig blandning bestàr av BO till 90 vikt-Z trinatriumortofosfat och 10 till 20 vikt-Z natriumvätefosfat. Tillsatsen av natriumvätefosfat sker för att justera pH till inom ovan angivet särskilt föredraget omrâde.

Ett särskilt föredraget sätt för tillförsel av salterna är att använda en doseranordning av likartat slag som den som beskrivs i de svenska patentansökningarna 8904027-3 och 8904029-9 bestaende av en anordning för upplösning av pulver i en plastkasett till- sluten med en silpropp. Utloppet frán doseranordningen kan mynna antingen direkt i avskiljaren eller i dess tillopp. Dosering i tilloppet sa nära själva tvätten som möjligt föredras, eftersom detta ger längre kontakttid före avskiljaren. Doseringen bör styras sa att tillsatt mängd blir proportionell mot använd vatten- mängd. Detta kan göras via signal fran vattenmätare, doserpump för rengöringsmedel eller genom ett tidsprogram som startar när tvätt av en bil påbörjas.

Exempel 1.

Provlösning utgjorde ett avloppsprov från en oljeavskiljare efter en biltvätt, där man som rengöringsmedel använde en mikroemulsion innehållande ett aromatfritt lösningsmedel. Avloppsprovet innehöll cirka 160 mg extraherbara kolväten mätt enligt svensk standard S5 | f. | n | \ :v v 02 Bl 45. Av den homogena provlösningen uttogs 16 prover pà var- dera 100 ml. Till respektive provlösning sattes 10 ml 10 Z~ig citronsyralösning, 10 ml 10 Z-ig natriumcitratlösning, 5 ml 38 Zig EDTA-lösning, 5 ml 38 Z-ig NTA-lösning, 10 ml 10 Z-ig metasílikat~ lösning, 10 ml 10 Z-ig kaliumtetrapyrofosfatlösning, 10 ml 10 Z-ig natriumvätesulfatlösning, 10 ml 10 %~ig aluminiumsulfatlösning, 10 ml 10 Z-ig magnesiumsulfatlösning, 10 ml 10 Zig natriumtripoly~ fosfatlösning, 10 ml 10 Z-ig natriumkarbonatlösning, 10 ml 10 Z-ig lösning av ett natriumakrylat med molekylvikt omkring 4000, 10 ml 10 Z-ig trinatriumnrtofnsfatlösning, 5 ml 10 Z-ig trinatriummrto~ fosfatlösning och 2 ml 10 Z-ig trinatriumortofnsfatlösning. Prov- lösningarna förvarades i mätglas med ingraverad skala. Det av- skiljda nljeskiktets tjocklek och lösningens klarhet observerades visuellt under cirka en timme. Übservationerna sammanfattades i följande tabell där värdet för det nbehandlade provet satts till noll och iörbättringarna fran detta läge uttryckte med ett väx- lande antal +: nollprov O citronsyra 1 Z + natriumcitrat 1 Z + EDTA 1,9 Z + NTA 1,9 Z + natriummetasilikat 1 Z ++ kaliumtetrapyrdfos¥at 1 Z ++ natriumvätesulfat 1 Z ++ aluminiumsulfat 1 Z ~ natriumtripmlyfosfat 1 Z + natriumkarbonat 1 Z ++ natriumakrylat MV 4000 1 Z + trinatriumnrtofosfat 1 Z ++++++++++++ trinatriumortofosfat 0,5 Z ++++++++++ trinatriumortofosiat 0,2 Z ++++++++ Tillsättning av endast 0,2 Z trinatriumortofosfat ger sålunda en avskiljningseffekt som är väsentligt högre än tillsatser pà 1 Z nivan av andra elektrolyter. .in CT \ XÛ CI) CN CD Exempel 2.

Blandningar av 10 delar trinatriumortofosfat och 1, 2, 3, 4 och 4,5 delar natriumvätesuliat framställdes och sattes till vatten fran en oljeavskiljare med oljehalt pa drygt 150 mg/l. pH upp~ mättes till 12, 11,5, 11, 9,5 och 8. Dljeavskiljningen bedömdes som mycket god i de fyra första fallen och försämrades till enbart god vid pH 8. I provlösningarna inklusive nollprovet placerades spikar av obehandlat järn. Etter ett dygn var spikarna i noll- provet starkt rostfärgade. I provlösningarna syntes inga rost- Bflgfëph ~ Exempel 3.

I samma provanläggning som enligt exempel 1, där utloppet från oljeavskiljaren hade en halt av extraherbara kolväten pà omkring 160 mg per liter insattes en doseranordning av det slag som beskrivs i de svenska patentansökningarna 8904027~3 och 8904029-9.

Behållaren var fylld med en pulverformig komposition bestående av 10 Z natriumvätesulfat, 10 Z trinatriumsalt av NTA, 10 Z natrium~ tripolyiosfat, 10 Z trinatriumortofosfat och 60 Z aluminiumsulfat.

Vattenbesprutningen styrdes av doserpumpen för rengöringsmedel och ställdes in sa att en behallare pà cirka 3,5 kg blandning för- brukades per dag. Utloppet fràn doseranordningen mynnade i till- förselrännan för avloppsvatten till oljeavskiljaren. Per dag tvättades omkring 150 personbilar. Med en beräknad tillförsel av renvatten pà omkring 100 liter per bil innebär detta att vattnet i oljeavskiljaren kom att ínnehalla cirka 0,025 2 av blandningen.

Prov visade att halten extraherbara kolväten sjönk obetydligt till omkring 150 mg/1. Försöket upprepades med trínatriumortofosfat som enda tillsats och samma dosering. Nya prov visade att halten extraherbara kolväten sjunkit till 85 mg/1. Provet upprepades med höjning av doseringen av trinatriumortofosfat till omkring 0,05 Z.

Efter detta sjönk halten extraherbara kolväten till 40 mg/l.

Exempel 4 Försöket enligt exempel 3 upprepades med en saltblandning bestä- ende av 80 vikt Z trinatriumortofosfat och 20 vikt-Z natriumväte-

Claims (3)

CW \Ö C) CJ'\ CD fosfat. pH i avskiljarvattnet uppmättes till cirka 11. Förbruk- ningen lag pà cirka 7 kg vid tvättning av omkring 150 bilar per dag det vill säga strax under 50 gram per bil. Avskiljníngen av olja var god med restmängd endast omkring 45 mg/l. Patentkrav

1. Förfarande för emulsionsbrytning och reduktion av resthalten olja i vatten som innehallit emulgerad olja kännetecknat därav att man tillser att vattnet far en halt av 0,005 till 5,0 vikt-Z, företrädesvis 0,01 till 1,0 vikt-Z, lättlösligt ortofostat, beräknat pà tillförd vattenmängd, antingen genom tillförsel av fosforsyra och en lämplig bas eller genom tillförsel av ett salt eller en saltblandning i fast eller löst form och genomför olje- separationen utan tillsättning av fällningsmedel för ortoíosfat. '9 a-l

2. Förfarande enligt krav 1 kännetecknat därav att pH i vattnet justeras till mellan 8 och 11,5, företrädesvis 9,5 till 11 genom tillförsel av en syra, val av ortofosfat med lämplig basicitet s eller blandning av ortofosfat med sura salter.

3. Förfarande enligt krav 1 och 2 kännetecknat därav att tillsätt- ning av fosfatsalter sker som ett led i en konditioneringsprocess för àteranvändning av vattnet för en rengöringsprocess och kom- bineras med tillsättning av andra kemikalier såsom tensider, anti- korrnsionsmedel och liknande.