DE2623210B2 - - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung eines durch kolloidale Emulsionen verunreinigten Abwassers, insbesondere zur Behandlung gebrauchter ölhaltiger Emulsionen der mechanischen, metallurgischen oder Eisenhütten-Industrien. Sie bezieht sich ebenfalls auf die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die von verschiedenen Abteilungen einer Fertigungseinheit stammenden ölhaltigen Emulsionen können nicht direkt ohne Behandlung in die Kanalisation abgeleitet werden.

Bekannt ist die Behandlung solcher Abwasser durch Ultrafiltration, wobei ein Abwasserstrom unter einem Druck von z. B. 3 bar über Membranen läuft, deren Poren im Bereich zwischen einigen 10~' nm und einigen nm liegen. Man kann so durch eine Membranfiltration kolloidale Emulsionen oder äußerst feine Suspensionen in Wasser konzentrieren. Dieses Konzentrat wird verworfen und entöltes Wasser erhalten. Diese einfache Ultrafiltrationstechnik weist den Vorteil eines geringen Platzbedarfs der Vorrichtungen, des Einsparens von Chemikalien und dadurch des Verhütens von lästigen Umsetzungsprodukten auf. Sie hat jedoch den Nachteil erhöhter Kosten vor allem wegen des geringen Durchsatzes je Oberflächeneinheit der Membranen, besonders wenn die Konzentration stark steigt. Man ist daher bei der Konzentration, die sich erreichen läßt, beschränkt und gelangt leicht zu mehr oder weniger irreversiblen Verstopfungen der Membranen. Diese Technik eignet sich andererseits schlecht für einen kontinuierlichen Betrieb mit Umlauf zum Speicherbehälter des verunreinigten Abwassers, denn der Wirkungsgrad des Ultrafilters sinkt in dem Maße, wie die Konzentration des Abwassers durch Abziehen reinen Wassers steigt.

Außerdem ist die Behandlung von Kohlenwasserstoffe enthaltenden Abwässern durch Koaleszenz bekannt, wobei man die Gesamtheit des behandelten Durchsatzes in ein eine hydrophobe Koaleszierauskleidung bzw. -beschichtung enthaltendes Filter laufen läßt. In einer solchen Vorrichtung werden die destabilisierten Öle durch Anlagerung in Form grober Tropfen absorbiert, die spontan dekantieren. Man trennt dann die öle ab, wodurch die Konzentration des Abwassers an Verunreinigungsstoff sinkt. Die FR-PS 2127 432 und die zugehörige Zusatz-PS 22 23 063 beschreiben beispielsweise ein Verfahren zur Herstellung solcher Beschichtungen und eine Vorrichtung für eine derartige Behandlung.

Diese Behandlung durch gegenseitige Anlagerung weist jedoch den Nachteil auf, daß sie speziell für Abwässer mit »löslichen ölen« nur dann wirkungsvoll funktioniert, wenn ihre Emulsionen über einer unteren Konzentrationsschwelle genügend instabil sind. Auch hier ist der kontinuierliche Betrieb mit Umlauf zum Speicherbehälter der verunreinigten Abwasser schwierig, da der Wirkungsgrad des Koaleszenzfilters in dem Maße sinkt, wie sich die ölkonzentration des Abwassers durch Abziehen von dekantiertem öl verringert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung eines durch kolloidale Emulsionen verunreinigten Abwassers mit kontinuierlicher Umlaufzirkulation zwischen einem Speicherbehälter des verunreinigten Abwassers und Behandlungsapparaten zu entwickeln, womit sich ein erhöhter Wirkungsgrad erreichen läßt.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist daher ein Verfahren zur Behandlung eines durch kolloidale Emulsionen verunreinigten Abwassers mit kontinuierlicher Umlaufzirkulation zwischen einem Speicherbehälter von verunreinigtem Abwasser und Behandlungsapparaten, mit dem Kennzeichen, daß man das Abwasser aus einem Speicherbehälter einer Ultrafiltration unterwirft, das gewonnene reine Abwasser abzieht, den mit Verunreinigungen angereicherten Teil des Abwassers einer Koaleszentbehandlung unterwirft, die koaleszierte Phase abzieht und den verbleibenden Teil des Abwassers in das Rohabwasser zurückführt

Nach einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung werden die Ultrafiltrations- und Koaleszenzbehandlungen in Reihe in der gleichen Umlaufleitung vorgenommen, jedoch kann man auch nur einen Teil des Durchsatzes der Umlaufleitung der Koaleszenzbehandlung unterwerfen oder auch die beiden Behandlungen parallel in der gleichen Umlaufleitung oder in

voneinander unabhängigen Umlauf leitungen anwenden.

In Weiterbildung der Erfindung ist es ggf. zweckmäßig, daß man die Koaleszenz der kolloidalen Verunreinigung durch Zusetzen geringer Mengen nichtstabilisierten Öles fördert s

Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens in einem kontinuierlichen Kreislauf zwischen einem Abwasserspeicherbehälter und Behandlungsapparaten, mit dem Kennzeichen, daß eine verschleißbare ι ο Speicherwannne, eine Pumpe, ein Ultrafilter mit Membran und Abwasserauslaß, ein Filter mit hydrophober Beschichtung und ölauslaß durch Leitungen und Ventile zu einer Kreislaufanlage zusammengefaßt sind.

Diese Vorrichtung kann zusätzlich einen Mischer im Kreislauf enthalten. Dieser ermöglicht ggf. den Zusatz geringer Mengen nichtstabilisierten Öles.

Die Erfindung wird anhand des in der Figur der Zeichnung schematisch veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert

Die die ölhaltigen Emulsionen darstellenden Abwässer werden in einer verschließbaren Speicherwanne 1 gesammelt.

Die Emulsionen werden daraus durch einen Saugkopf 2 mittels einer Pumpe 3 erfaßt, die einen Druckunter- 2S schied von 3 bar entwickeln kann, der durch das Manometer 4 kontrolliert wird. Die von der Pumpe kommende Flüssigkeit durchläuft ein herkömmliches mechanisches Filter 6, beispielsweise Siebfilter, um die gröbsten in Suspension befindlichen Teilchen (Filtration >o von etwa 10 bis 80μΐπ) abzusondern, die die Membranen schädigen könnten. Das Abwasser wird dann in ein Ultrafilter 8 gefördert, wo es gegen eine Membran 9 zirkuliert. Der Hauptdurchsatz verläßt das Ultrafilter durch die Leitung 10, während der durch die Ji Membran 9 abgezogene Durchsatz durch den Abwasserauslaß Il austritt. Am Ausgang des Ultrafilters wird der Umlaufkreis in zwei Zweige aufgeteilt. Der erste Zweig bringt unter Abhängigkeit von einem Ventil 13 das Abwasser an die Basis eines säulenförmigen, der Koaleszenz dienenden Filters 15, das eine hydrophobe koaleszierende Beschichtung 16 enthält. Diese kann beispielsweise eine nach dem Verfahren gemäß der FR-PS 21 27 432 hergestellte Beschichtung sein. Das Filter 15 weist einen mit einem Ventil 17 ausgestatteten Auslaß für den Umlaufdurchsatz und einen ölauslaß 18 zur Abtrennung der koaleszierten Phase auf. Das Ventil 20 steuert den zweiten Zweig des Umlaufkreises am Ausgang des Ultrafilters 8, und die beiden Zweige vereinigen sich wieder in der Rückleitung 21 zur ^r>o Speicherwanne 1.

Im vorstehend beschriebenen Umlaufkreis sieht man, daß das Abwasser, das in der Umlaufleitung zirkuliert und wieder zur Speicherwanne 1 zurückfließt, sowohl eine Extraktion von reinem oder entöltem Wasser im Ultrafilter 8 als auch eine ölabtrennung im Filter 15 durchmacht. Daraus ergibt sich, daß man leicht die Eigenschaften des Ultrafilters und des koaleszierenden Filters sowie einen Umlaufdurchsatz derart bestimmen kann, daß man stets unter den besten Betriebsbedingungen des einen und zugleich des anderen Behandlungsapparats arbeitet Tatsächlich wird die durch die Abtrennung von reinem Wasser im Ultrafilter erhaltene Steigerung der Verunreinigungskonzentration durch eine entsprechende Abtrennung von Verunreinigungen es im Filter 15 so gut kompensiert, daß das umlaufende Material keine Steigerung der Verunreinigungskonzentration erfährt, die den normalen Betrieb der Ultrafiltermembranen stören könnte. Hier stellt der Wasseranteil am Abwasserauslaß 11 7io bis V200 des Umlaufdurch^atzes in der Umlaufleitung dar, und der starke Hauptdurchsatz des Ultrafilters vermeidet die Bild ing einer wesentlichen Grenzschicht auf der Membran jnd ihre Verstopfung. Man bemerkt, daß, wenn das Venti 120 geschlossen ist, während die Ventile 13 und 17 geöfir.-' sind, die beiden Vorrichtungen 8 und 15 völlig in Reihe arbeiten. Die Durchlaufreihenfolge in den beiden Vorrichtungen ist andererseits völlig gleichgültig, d- h. daß man umgekehrt zur Darstellung in der Zeichnung auch einen Kreislauf haben könnte, in dem Idas Ultrafilter 8 stromab des Filters 15 angeordnet wäre. Man kann gleichfalls auch nur einen Teil des Durchsatzes der Umlaufleitung durch das Filter. 15 leiten; dies läßt sich einfach mittels Regulierung ,der Ventile 13,17 und 20 erreichen.

Man kann auch während einer gewissen Zeitdauer der Behandlung das Filter 15, beispielsweise wenn, die Konzentration des Abwassers an »löslichem Öl« unzureichend ist, gänzlich kurzschließen, um eine Destabilisation der Emulsion zu ermöglichen. Man kjann dann die Behandlung beginnen, indem man nur das Ultrafilter 8 (Ventile 13 und 17 geschlossen) unter Abtrennen reinen Wassers am Abwasserauslaß U verwendet, bis die ölkonzentration des Abwassers ein derart ausreichendes Niveau erreicht hat, daß die Emulsionen instabil werden. Von dann ab ermöglicht der Durchstrom des Abwassers durch das Filter 15. wie oben angegeben, gleichzeitig die Abtrennung des Wassers durch den Abwasserauslaß 11 und der öle durch den ölauslaß 18.

Es sei noch bemerkt, daß die Vorrichtungen 8 und 15 auch parallel an der gleichen Umlaufleitung oder an unabhängigen Umlaufleitungen angeordnet sein können, vorausgesetzt, daß sie beide mit ihren Enden wieder zur gleichen Speicherwanne 1 führen. Die Anordnung zweier paralleler Umlaufleitungen würde natürlich zwei Pumpen erfordern, jedoch Vorteile 7iir Steuerung der Durchsätze an jedem der Apparate zwecks Abziehens gewünschter Mengen von reinem Wasser upri Verunreinigungen bieten.

In gewissen Fällen, insbesondere, wenn die Viskosität der kolloidalen Elemente keinen wirtschaftlichen Betrieb der Anlage zuläßt oder wenn man wünscht, eine Verunreinigungskonzentration des zu ultrafiltriereiiden Abwassers auf einem besonders niedrigen Niveau zu halten, kann man die Koaleszenz fördern, indem man eine sehr geringe Menge von nichtstabilisiertem öl(z. B. Ablauföl) einführt, was den Vorteil bietet, die Überschüsse an Dispergentien zu fixieren. Diese Anordnung ist schematisch in der Figur durch den Mischer 25 angedeutet, der den Zusatz eines Petroleumlösungsmittels, wie z. B. von im Speicher 26 gelagerten Ablaufölen, in den Kreislauf ermöglicht.

Die am ölauslaß 18 des Filters 15 gesammelte, koaleszierte, organische Phase enthält sehr wenig Wasser und eignet sich zur Regenerierung oder Verbrennung in bekannten Brennern. Die am Abwasserauslaß 11 abgezogenen Wasserfraktionen können direkt in die Kanalisation geleitet werden, so daß die Anlage keine Abfälle erzeugt.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung können auch eine interessante Anwendung für die Behandlung von durch kolloidale Farbstoffe oder Tinten verunreinigten Abwässern finden. Diese führen zu Abwässern, die gefärbte Pigmente sowie Petroleumlösungsmittel enthalten, die zu ihrer Anwendung

gedient haben. Ebenso verwerfen die Druckereien und Malwerkstätten Abwässer, die gefärbte kolloidale Suspensionen enthalten, die bei Abgabe in die natürliche Umgebung eine sehr störende ästhetische Verunreinigung auch bei schwacher Dosis ergeben und die Lichtdurchlässigkeit des Wassers stark beeinträchtigen können.

Im Fall solcher farbigen Abwasser kann man das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung unter Zusetzen eines Petroleumlösungsmittels im Mischer 25 anwenden. Dabei werden die gefärbten Pigmente oder Tinten durch die Ultrafiltermembranen erfaßt, deren Verstopfung durch einen starken Spül· strom begrenzt wird, und das Filtrat ist farblos oder in sehr seltenen Fällen sehr schwach gefärbt, was zu keinem Abfallproblem führt Die Pigmente und die Tinten werden durch die öle extrahiert und am ölauslaß 18 erfaßt.

Die gleiche Anlage kann also für die Behandlung der löslichen öle von z. B. mechanischen Bearbeitungswerkstätten einer Fabrik und der gefärbten Abwässer der Kontrollabteilungen der gleichen Fabrik verwendet werden. Je nach den relativen Abwasseranteilen der einen oder der anderen Kategorie ist es dann erforderlich, die Petroleumstoffe zuzugeben, um die farbigen Pigmente zu fixieren.

Man kann, obwohl die Koaleszenzbeschichtung von nach der FR-PS 21 27 432 behandelten Steinen die besten Ergebnisse im Filter 15 ergeben hat, auch Beschichtungen auf Basis von olephil gemachtem Harz oder silikonisierten oder silanisierten Mineralwollen

ίο verwenden; absorbierende Tone, wie z.B. Bentonite, liefern ebenfalls befriedigende Resultate. Man kann auch, unter Annahme einer Begrenzung der Leistungen der Anlage, das Filter 15 mit kontinuierlichem Betrieb durch ein Dekantationssieb mit nichtkontinuierlichem Betrieb ersetzen, wo man die Öle oder den Extraktor von Farbstoffen wiedergewinnen kann; die Anwesenheit des Ultrafilters in einer halb-kontinuierlich funktionierenden Anlage ermöglicht indessen, diese herkömmliche Behandlungsweise noch zu verbessern, indem man mit konzentrierten Suspensionen oder Emulsionen arbeitet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Behandlung eines durch kolloidale Emulsionen verunreinigten Abwassers mit kontinuierlicher Umlaufzirkulation zwischen einem Speicherbehälter von verunreinigtem Abwasser und Behandlungsapparaten, dadurch gekennzeichnet, daß man das Abwasser aus einem Speicherbehälter einer Ultrafiltration unterwirft, das gewonnene reine Abwasser abzieht, den mit to Verunreinigungen angereicherten Teil des Abwassers einer Koaleszenzbehandlung unterwirft, die koaleszierte Phase abzieht und den verbleibenden Teil des Abwassers in das Rohabwasser zurückführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- >5 zeichnet, daß man die Ultrafiltration und die Koaleszenzbehandlung hintereinander schaltet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man nur einen Teil des nach der Ultrafiltration verbleibenden Abwassers der Koaleszenzbehandlung unterwirft.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ultrafiltration und die Koaleszenzbehandlung parallel schaltet.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ultrafiltration und die Koaleszenzbehandlung parallel jeweils an getrennten Umlaufleitungen durchführt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Koaleszenz der kolloidalen Verunreinigungen durch Zusetzen geringer Mengen nicht stabilisierten Öles fördert.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche I bis 5, in einem kontinuierlichen Kreislauf zwischen einem Abwasserspeicherbehälter und Behandlungsapparaten, dadurch gekennzeichnet, daß eine verschließbare Speicherwanne (1), eine Pumpe (3), ein Ultrafilter (8) mit Membrane (9) und Abwasserauslaß (11), ein Filter (15) mit hydrophober Beschichtung (16) und *o ölauslaß (18) durch Leitungen und Ventile zu einer Kreislaufanlage zusammengefaßt sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Mischer (25) im «5 Kreislauf enthält.