DE3880246T2

DE3880246T2 - Reinigungsverfahren und Gerät dafür.

Info

Publication number: DE3880246T2
Application number: DE88850310T
Authority: DE
Inventors: Lars Ake Hilmer Hakansson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-09-21
Filing date: 1988-09-19
Publication date: 1993-11-25
Anticipated expiration: 2008-09-20
Also published as: AU613402B2; JPH01159387A; SE8801511D0; DE3880246D1; EP0309432A3; ES2041338T3; EP0309432B1; AU2216388A; EP0309432A2; SE8801511L

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Reinigungsverfahren für Gegenstände und Materialien und betrifft insbesondere, obwohl nicht ausschließlich, ein Verfahren zum Entfernen von organischen Substanzen, wie z. B. Kohlenwasserstoffe, Schmierfette, Wachs, Öle, Teere, Peche, Proteine und Peptide, insbesondere Öle und Schmierfette und ihre Abbauprodukte zum biologischen Abbau derselben. Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf das biologische Entfetten von Gegenständen, die mit Schneidölen, Schmierstoffen, Schleifölen oder Verfahrensölen verunreinigt sind, vor der weiteren Behandlung der Gegenstände.
Das Entfetten ist absolut notwendig, wenn die betreffenden Gegenstände mittels Verfahren behandelt werden müssen, wie z. B. mittels Phosphatierungsverfahren, elektrolytischen Verfahren, Lackieren usw., wenn gute Ergebnisse erreicht werden sollen.
Übliches Entfetten derartiger Gegenstände wird häufig mit einer Natriumhydroxidlösung oder Lauge bei hohen Badtemperaturen durchgeführt, welches anfänglich ein gutes Ergebnis ergibt. Das Bad wird jedoch allmählich mit dem von den Gegenständen entfernten Öl angereichert, und die Entfettungsleistung des Bades fällt radikal ab, wenn der Ölgehalt des Bades 0,5 Gew.% überschreitet. Dies trifft ebenfalls auf Entfettungsbäder zu, die bei Temperaturen zwischen 90ºC und 95ºC gehalten werden. Gegenstände, die mit einer Natriumhydroxidlösung behandelt wurden, sind schwierig sauberzuwaschen. Weiter stellen Verfahren, die mit einer Natriumhydroxidlösung und bei hohen Badtemperaturen arbeiten, eine Gefahr für die Umwelt dar.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, werden die Gegenstände statt dessen mit Tensiden gewaschen, die die organischen Substanzen emulgieren, woraufhin die emulgierten Kohlenwasserstoffe zu Kohlendioxid und Wasser abgebaut werden, indem man dem Bad Nährsalze zuführt, um die in den Verunreinigungssubstanzen vorhandenen Mikroorganismen zu aktivieren und damit den Abbau der Substanzen zu bewirken. Durch Zusammenstellen eines Entfettungsbades gemäß der Erfindung und durch Verwendung von natürlichen ölverzehrenden Bakterien, die die verunreinigten Gegenstände begleiten, ist es möglich, die Gegenstände zu entfetten, während gleichzeitig die in das Bad eingebrachten Öle biologisch abgebaut werden.
Das neue Verfahren ermöglicht somit die Verwendung von Tensiden statt Natriumhydroxidlösungen für Reinigungszwecke. Weiter werden die Tenside nicht in dem gleichen Maße wie die Natriumhydroxidlösungen in üblichen Verfahren aufgebraucht, da das gemäß der Erfindung zusammengesetzte Reinigungsbad wirksam zwei Jahre lang aufgrund des Abbaus der eintretenden Öle und Fette verwendet werden kann. Übliche Entfettungsverfahren, die Natriumhydroxidlösungen verwenden, können wirksam nur eine kurze Zeitdauer verwendet werden. Das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren kann weiter bei einer niedrigen Temperatur durchgeführt werden. Diese durch die Erfindung erzielten Vorteile führen zu beträchtlichen Kosteneinsparungen, verglichen mit den bekannten Entfettungsverfahren, bei denen Natriumhydroxidlösungen verwendet werden. Weiter ist das erfindungsgemäße Verfahren umweltfreundlicher. Gegenstände oder Materialien, die mit Hilfe von Tensiden gereinigt werden, können ebenfalls einfach abgewaschen werden. Vor der Erfindung war die Verwendung von Tensiden aufgrund der Tatsache verboten, daß ihre Entfettungsfähigkeit äußerst schnell mit steigendem Ölniveau abnimmt, wodurch ein schnelles Erneuern der Tenside erforderlich war. Da hierdurch die Tensidkosten stiegen, führte die Erneuerung zu einem äußerst teuren Verfahren. Der vorgeschlagene Bakterienabbau oder Zerfall der vorhandenen Verunreinigungen ermöglicht es zum ersten Mal, wirksam und rationell Tenside zu verwenden.
Die vorliegende Erfindung betrifft somit ein Reinigungsverfahren für Gegenstände, das gekennzeichnet ist durch Reinigen der Gegenstände durch Behandeln derselben mit einer wäßrigen Tensidlösung, um die vorhandenen organischen Verunreinigungen zu emulgieren, und durch Hinzufügen von Nährsalzen zu der Tensidlösung, um das Wachstum von Mikroorganismen zum biologischen Abbau der organischen Substanzen einzuleiten, so daß die Tensidlösung im wesentlichen unbeeinflußt bleibt, wobei der biologische Abbau von dem Reinigen getrennt oder gleichzeitig damit durchgeführt wird.
Um ein Reinigungsverfahren dieser Art einzuleiten, ist es zuerst notwendig, eine bestimmte Menge organischer Substanzen, wie z. B. Öl und begleitende Bakterien, vor der Aktivierung des bakteriologischen Lebens anzusammeln. Das Öl wird vorzugsweise in dem Reinigungsbad durch Hinzufügen einer Tensidlösung mit einem basischen pH-Wert von 7 bis 14, insbesondere durch Hinzufügen einer basischen Tensidlösung mit einem pH-Wert von 9 bis 11, angesammelt.
Das Reinigen kann mit irgendeinem beliebigen wasserlöslichen Tensid durchgeführt werden, wie z. B. anionische, kationische, nichtionische und amphoterische Tenside. Dies können Tenside sein, die nicht leicht durch Mikroorganismen abbaubar sind, wie z. B. Halogen enthaltende (Chlor-Brom- und Fluor- enthaltende) Tenside und heterozyklische Tenside. Biologisch abbaubare Tenside werden jedoch vorzugsweise verwendet, so daß der vom Verfahren abgetrennte Schlamm und Schlick nicht die Umgebung verunreinigt. Das Verfahren soll jedoch so gesteuert werden,daß die Mikroorganismen nicht die Tenside abbauen. Diese Steuerung wird vorzugsweise dadurch bewirkt, daß man sicherstellt, daß der Kohlenwasserstoffgehalt des Bades nicht unter 50 mg/l fällt, und daß der Tensidgehalt nicht über 15 Gew.% steigt. Durch ein derartiges Vorgehen wird sichergestellt, daß die Mikroorganismen im wesentlichen die unter allen Umständen vorhandenen organischen Verunreinigungen abbauen, und daß die Tenside praktisch unbeeinflußt bleiben und regeneriert und erneut verwendet werden können. Die Tenside arbeiten etwa bei einem pH-Wert von 7 bis zu einem alkalischen pH-Wert, der nicht das mikrobiologische Wachstum blockiert. Dieser pH-Wert liegt gegenwärtig bei etwa 9,5, kann jedoch durch genetische Manipulation der Mikroorganismen deutlich gesteigert werden. Man hat herausgefunden, daß man gute Reinigungs- und Entfettungsergebnisse bei alkalischen pH-Werten über 8,5 erzielt.
Es ist ebenfalls möglich, einen Teil der Reinigungsflüssigkeit abzuziehen und in einer getrennten Einheit oder Vorrichtung den biologischen Abbau durchzuführen. In diesem Fall können höhere alkalische pH-Werte in dem tatsächlichen Reinigungsbad verwendet werden. Wenn somit das Reinigungsverfahren und der biologische Abbau getrennt durchgeführt werden, kann das Reinigungsverfahren bei pH-Werten von 7-14 durchgeführt werden. Wenn das Reinigungsverfahren und der biologische Abbau in ein und demselben Bad durchgeführt werden, wird der pH-Wert vorzugsweise zwischen 9,0 und 9,5 eingestellt.
Da die organischen Substanzen,wie z. B. Öle und Fette, kontinuierlich in dem Bad emulgiert werden, nimmt der pH- Wert ab, da die Tenside verbraucht und durch die emulgierten Substanzen gebunden werden. Wenn der pH-Wert bis etwa 9,2-9,4 abgefallen ist, kann eine sorgfältige Dosierung einer Nährlösung in das Bad beginnen, so daß die latente Bakterienkultur im Bad aktiviert wird. Bei Systemen mit einer Volumenkapazität von 2 m³, sollte das System unmittelbar aktiviert werden, wohingegen Systeme mit Volumenkapazitäten in der Größenordnung von 50-100º m³ nicht aktiviert werden sollten, bis der Ölgehalt des Bades auf etwa 500-1000 mg/l angestiegen ist.
Es ist ebenfalls wichtig, daß frische Tenside kontinuierlich dem Bad dosiert zugeführt werden, um einen konstanten Tensidgehalt und eine konstante Emulgierkapazität aufrechtzuerhalten. Der Tensidgehalt wird vorzugsweise zwischen 1-15 Gew.%, und bevorzugt zwischen 2-5 Gew.% im Fall von normal verschmutzten Gegenständen, und zwischen 5 Gew.% und 10 Gew.% im Fall von stark verschmutzten oder verunreinigten Gegenständen gehalten. Wenn die Reinigung und der biologische Abbau voneinander getrennt durchgeführt werden, kann der Tensidgehalt des Reinigungsbades auf einem hohen Niveau gehalten werden, während das Bad, in dem der biologische Abbau stattfindet, auf dem oben genannten Tensidniveau gehalten wird.
Der Gehalt von organischen Substanzen sollte nicht unter 50 mg/ml im biologischen Abbauverfahren abfallen, da die Bakterien dann beginnen, die Tenside bei niedrigeren Gehalten von organischen Verunreinigungen zu verbrauchen. Im Fall von großen Bakterienpopulationen kann der pH-Wert aufgrund des hohen Verbrauchs von Emulsionschemikalien und aufgrund einer Säureerzeugung durch tote Bakterien äußerst schnell abfallen. Der Verunreinigungsgehalt, wie z. B. Öl und Schmierfett, sollte zwischen 50-1000 mg/ml, vorzugsweise zwischen 50 mg/ml und 250 mg/ml, durch Hinzufügen von Nährsubstanzen und pH-Wert erhöhenden Substanzen gehalten werden.
Die Temperatur ist ebenfalls für eine optimale Reinigungsleistung entscheidend. Wenn das Reinigungsverfahren und der biologische Abbau voneinander getrennt durchgeführt werden, sollte die Temperatur des Reinigungsbades zwischen 20ºC und 100ºC liegen. Wenn das Reinigungsverfahren und der biologische Abbau in ein und demselben Bad durchgeführt werden, sollte das Bad bei einer Temperatur zwischen 20ºC und 80ºC, vorzugsweise zwischen 30ºC und 40ºC und noch bevorzugter zwischen 35 und 40ºC gehalten werden, welches sich als hervorragender Arbeitsbereich im Fall von mesophilischen Bakterien herausgestellt hat. Bei diesem Temperaturbereich werden gute Reinigungsergebnisse erzielt, während gleichzeitig die niedrige verwendete Temperatur nur eine geringe Energiezufuhr erfordert. Im Fall von bestimmten Entfettungsverfahren, die z. B. zur Entfernung von Wachsen und Paraffinen verwendet werden, muß die Entfettungstemperatur oberhalb von 50ºC bis 60ºC liegen, wobei es in diesem Fall angebracht sein kann, getrennte Einheiten für das Entfetten und den biologischen Abbau zu verwenden.
Die Umwandlung der Bakterienkultur findet bei Temperaturen oberhalb 40ºC, bei der vorzugsweise thermophile Bakterien aktiv sind, schneller statt, und entsprechend sollte der Gehalt von organischen Verunreinigungen oberhalb 300 mg/l liegen, um zu verhindern, daß die Bakterien die Entfettungschemikalien angreifen.
Ein hoher Grad der bakteriellen Aktivität ist erforderlich, wenn große Mengen organischer Verunreinigungen in das Bad gelangen. Damit werden ebenfalls große Bakterienmengen getötet. Bestimmte Bakterienarten erzeugen, wenn sie tot sind, giftige Substanzen, die dazu neigen, das biologische Leben zu zerstören. Entsprechend ist es wesentlich, kontinuierlich die toten Bakterien von dem Reinigungsbad zu trennen. Da tote Bakterien eine geringe Sedimentationsgeschwindigkeit (etwa 0,1 m/h) haben, kann ihre Abtrennung vom Bad manchmal problemvoll sein. Die in der schwedischen Patentschrift 77 01 734-1 beschriebene Abtrennvorrichtung wird diesbezüglich vorzugsweise verwendet. Diese Druckschrift wird hiermit als Literaturstelle eingeführt.
Das Verfahren ist vorzugsweise aerob durch Einführen von Luft, die mit Hilfe von Düsen fein verteilt wird.
Die erfindungsgemäß verwendeten Tenside werden im folgenden im einzelnen beschrieben, wobei in den aufgeführten Formeln R ein Alkylrest ist, der eine lange Kette von 8 bis 20 Kohlenstoffatomen aufweist, R' ein kurzer Alkylrest ist, der 1 bis 8 Kohlenstoffatome oder H aufweist und X ein Alkylenrest ist, insbesondere -(CH&sub2;)n, wenn n 1, 2 oder 3 ist.
Die erfindungsgemäß verwendeten Tenside können anionische Tenside, wie Waschmittel und Seifen, z. B. Salze von Karbonsäuren, geeignete Alkali-, insbesondere Kaliumsalze, und Aminsalze (Mono-, Di- und Triäthanolaminsalze), Morpholinsalze von Fettsäuren R-COO-, insbesondere mit 12, 13, 14, 15, 16, 17 und 18 Kohlenstoffatomen, sein. Man kann ebenfalls Salze der Karbonsäuren mit eingesetzten Äther-, Kohlenstoff-, Amid-, Ester- und Sulfonamidgruppen verwenden.
Schwefelsäureester können ebenfalls verwendet werden, wie z. B. sulfatierte Öle und Fettsäuren, wie z. B. Schwefelsäureester
sulfatierte Amide
Alkylsulfate
sulfatierte Fettsäuremonoglyceride gemäß der Formel
sulfatierte Fettsäurealkylenamide
sulfatierte Äther
Alkylsulfonate können ebenfalls verwendet werden, wie z. B. einfache Alkylsulfonate
Sulfobernsteinsäureester
Alkylsulfonate mit mittleren Gruppen X
Alkylphosphate
Alkylarylsulfonate können ebenfalls verwendet werden, wie z. B. Alkylnaphthalinsulfonate
und Alkylbenzolsulfonate
und Alkylphosphate und Salze der Alkylbenzolphosphorsäuren
Erfindungsgemäß werden ebenfalls kationische Tenside, insbesondere mit Chlor oder Methylsulfationen als Kationen, z. B. Aminsalze, primäre, sekundäre und tertiäre Aminsalze verwendet.
primäre, sekundäre und tertiäre Aminsalze mit eingelagerten Ionen X
Quartärammoniumsalze
ebenfalls mit eingelagerten Molekülen X wie bei den Aminsalzen, Phosphorsalze
und Sulfoniumsalze
Amphoterische Tenside können ebenfalls verwendet werden, wie z. B. Betaine
Sulfobetaine
und Sulfatbetaine
Nichtionische Tenside können ebenfalls verwendet werden, wie z. B. Äthylenoxidaddukte, wie z. B. Alkylpolyäthylenglykole
R-(O-CH&sub2;-CH&sub2;)n-OH,
Alkylenpolyäthylenglykole
(O-CH&sub2;-CH&sub2;)n-OH,
Alkylpolyäthylenglykole
R-CO(O-CH&sub2;-CH&sub2;)n-OH,
n=1-60
äthoxylierte Propylenglykole
Aminäthoxylat
Unter diesen Verbindungen werden vorzugsweise jene verwendet, die einen geringen bis mittleren Grad der Äthoxylierung aufweisen (n = etwa 0,3 bis 0,7 C, wobei n die Anzahl der Mole Äthylenoxid pro Mol Anfangssubstanz und c die Anzahl der Kohlenstoffatome im hydrophoben Rest darstellt). Ebenfalls werden Fettsäuremonoglyceride
Anhydrosorbitmonofettsäureester
R-COO-C&sub6;H&sub1;&sub1;O&sub4;,
Fettsäurealkylenamide
R-CONH-X-OH,
Saccharosemonofettsäureester
R-COO-C&sub1;&sub3;H&sub2;&sub1;O&sub2;&sub0;
verwendet.
Diese Tenside können entweder einzelnd oder in Mischungen verwendet werden. Kationische und nichtionische Tenside und Mischungen davon werden insbesondere verwendet, speziell nichtionische Äthylenoxidaddukte. Beispiele der Tenside, die in dieser Hinsicht verwendet werden können, umfassen 616 Allrent (enthaltend nichtionische Tenside 2-Nonyl- Phenol, kationische Tenside Alkylpolyglykolätheramoniummethylsulfat, Tetrakaliumpyrophosphat, Natriumcitrat, Konservierungsmittel, Isopropanol, Duftmittel, Wasser und Trinatriumnitrilotriacetat). Via® Surf®, Radion®, Meggem 8510® (Äthylenoxidaddukte, Glykole, Phosphate, Silikate). Diese Waschmittel enthalten häufig alkalische Substanzen, die das mikrobiologische Wachstum nicht blockieren, und Hilfswaschmittel, wie z. B. Polyphosphate.
Die zur Einstellung des pH-Wertes des Systems verwendeten Substanzen sollten wasserlöslich sein, dennoch sollten sie keinen negativen Effekt auf die Tenside und die mikrobiologische Umwandlung haben. Beispiele derartiger basischer Substanzen umfassen Alkalisalze von basischen Pyrosulfaten M&sub4;P&sub2;O&sub7;, wobei M ein Alkali oder Alkalimetall, vorzugsweise Kalium, Polyphosphate, Tripolyphosphat, Metasilikate, wie z. B. Natriummetasilikat, und primäre, sekundäre, tertiäre Amine, insbesondere wasserlösliche und/oder fettemulgierende primäre, sekundäre und tertiäre Alkanolamine, vorzugsweise mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen und wahlweise an dem Alkylteil substituiert, z. B. Mono-, Di- und Triäthanolamine, 2- Amino-1-butanol, 2-Amino-3-methyl-propanol, 2-Amino-2- methyl-1,3-propandiol, 2-Amino-2-äthyl-1,3-propandiol, Tris- (hydroxymethyl-)aminomethan und Isopropanolamin, bezeichnet. Diese Alkalisubstanzen können in Mischungen mit den Tensiden zugeführt werden.
Im Fall von großen Bakterienpopulationen kann der pH-Wert schnell in Folge des hohen Verbrauchs von emulgierenden Chemikalien und der Erzeugung von Säure durch tote Bakterien abfallen. Um zu verhindern, daß der Tensidverbrauch übermäßig wird, kann die dem Bad zugeführte Nährlösung entsprechend ebenfalls eine für die Tenside geeignete, dem pH- Wert steigernde Substanz, z. B. eine der oben erwähnten, enthalten.
Vorzugsweise werden Natriummetasilikat oder alternativ Amine verwendet. Tenside auf der Grundlage von Natriummetasilikat sind für die Verwendung in einer Anzahl von industriellen Oberflächenbehandlungsverfahren ungeeignet, wie z. B. Elektrolyse-Verfahren zum Aufbringen von Chrom, Nickel und anderen Metallen. Bei diesen Verfahren muß die verwendete alkalische Substanz auf Aminen basieren.
Die erfindungsgemäß zugeführten Nährsubstanzen sind solche, die überlicherweise für die Kultivierung von Mikroorganismen verwendet werden. Diese Substanzen sollen N, S, Mg, K, P, und eine Kohlenstoffquelle enthalten und können ebenfalls Spurenmetalle, wie Zn, Mn, Cu, Co, Mo enthalten. Eine geeignete Mischung enthält einen Gewichtsteil Mg²&spplus;, einen Gewichtsteil SO&sub2;&submin;, 8 Gewichtsteile K&sup4;&spplus;, 32 Gewichtsteile PO³&supmin;, 80 Gewichtsteile NH&spplus;, eine Kohlenstoffquelle in Form von Glukose mit 1600 Gewichtsteilen, kleinere Mengen Zink, Mangan, Kupfer, Kobalt und Molybdän, pH-Wert erhöhende Substanzen, z. B. Alkali, und pH-Wert erniedrigende Säure, z. B. H&sub3;PO&sub4;, O&sub2; 3000 Gewichtsteile in Form von Sauerstoff oder Luft. Die Zusammensetzung der Nährsubstanzen ist jedoch Stand der Technik und kann vom Fachmann leicht ermittelt werden.
Die erfindungsgemäß aktivierten Mikroorganismen sind folgende:
In Mineralölen werden gefunden:
Pseudomonas spp
Pseudomonas pseudoalcaligenes
Pseudomonas alcaligenes
Alteromonas putrefaciens
Pseudomonas stutzeri
Aeromonas spp
Enterobacteriaceae spp
Klebsiella pneumoniae
Enterobacter agglomerans
Klebsiella oxytoca
Proteus vulgaris
Citrobacter diversus
Escherichia coli
Citrobacter freundii
Morganella morganii
Thiobacillus spp
Thiobacillus ferrooxidans
Aerococcus viridans
Cladisporium resinae
Alkane oxidizing spp
Acinetobacter spp
Arthrobacter spp
Nocardia spp
Cyronebacterium spp
Xanthomonas spp
Brevibacterium spp
In synthetischen Ölen werden gefunden:
Pseudomonas spp
Pseudomonas pseudoalcaligenes
Pseudomonas alcaligenes
Pseudomonas fluorescens
Pseudomonas putida
Acinetobacter spp
Acinetobacter calcoaceticus
Thiobacillus spp
Thiobacillus thiooxidans
Flavobacterium odoratum
Enterobacteriaceae spp
Bacillus spp
Alkane oxidizing spp
Arthrobacter spp
Nocardia spp
Corynebacterium spp
Xanthomonas spp
Brevibacterium spp
Gemäß der Erfindung ist es ebenfalls möglich, den Prozeß durch Hinzufügen kultivierter Stämme der oben erwähnten Bakterien einzuleiten. Es ist ebenfalls möglich, ein Reinigungsverfahren durch Hinzufügen von Schlick oder Schlamm zum Bad, der von einem vorherigen Verfahren isoliert wurde, einzuleiten.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, Tenside wirksam und wirtschaftlich zur Reinigung industrieller Güter, bevor diese Güter einer weiteren Behandlung unterworfen werden, zu verwenden, wobei derartige Güter früher hauptsächlich mit Natronlaugenlösungen entfettet wurden. Das Verfahren ermöglicht die Verwendung von Tensiden, da der Gehalt der organischen Verunreinigungen im Reinigungsbad konstant auf einem niedrigen Niveau gehalten werden kann. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Bad über eine Zeitdauer bis zu etwa 2 Jahren verwendet werden, im Gegensatz zu der Zeitdauer von etwa 1 Monat im Falle des früher bekannten Reinigungsverfahrens, in Abhängigkeit von der Menge der verunreinigten Gegenstände oder Güter, die in dem Bad entfettet wurden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gereinigte Gegenstände können auch leicht von der Reinigungslösung freigewaschen werden. Die nach dem bekannten Verfahren gereinigten Gegenstände können nicht so leicht gewaschen werden, da Ätznatron oder Lauge schwierig abzuwaschen ist. Das vorliegende Verfahren kann ebenfalls bei niedrigen Temperaturen durchgeführt werden, und zwar in dem Bereich von 35ºC-40ºC, im Gegensatz zu den bei dem früheren Entfettungsverfahren verwendeten hohen Temperaturen von 90ºC-95ºC. Das bedeutet, daß man Energie sparen kann. Aufgrund der eingesparten Energie und der wirksameren Verwendung der Chemikalien erhält man eine Kostenreduzierung von 60-80 %.
Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Gerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Reinigungsverfahren. Dieses Gerät ist gekennzeichnet durch einen Reinigungstank, der oberhalb eines Waschflüssigkeitstanks und oberhalb eines Spülflüssigkeitstanks angeordnet ist, wobei der Boden des Reinigungstanks vollständig oder teilweise mit der Decke des Waschflüssigkeitstanks bzw. des Spülflüssigkeitstanks übereinstimmt. Die Böden der drei Tanks können konisch ausgebildet sein.
Der Reinigungstank kann irgendeine gewünschte Form aufweisen, wie z. B. rund, quadratisch, rechtwinklig, obwohl er vorzugsweise offen und rund ausgeführt ist. Die Waschflüssigkeits- und Reinigungsflüssigkeitstanks können ebenfalls irgendeine gewünschte Form haben. Die Tanks sind vorzugsweise geschlossen. Der Spülflüssigkeitstank und der Waschflüssigkeitstank können eine Decke oder ein Dach aufweisen, dessen gesamte Oberfläche größer oder kleiner als die Bodenfläche des Reinigungstanks ist. Diese Decken können ebenfalls vollständig oder teilweise mit dem Boden des Reinigungstanks zusammenfallen. Somit können der Spülflüssigkeitstank und der Waschflüssigkeitstank über den Boden des Reinigungstanks vorstehen oder mit seinen äußeren Grenzen zusammenfallen, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, oder die Decken können einen Teil der äußeren Bodenfläche des Reinigungstanks frei lassen.
Die drei Tanks zum Reinigen und zur Aufnahme der Waschflüssigkeit bzw. der Spülflüssigkeit sind vorzugsweise in einem ersten zylindrischen Tank mit einem konischen Boden gruppiert. Der Tank wird zuerst transversal zu seiner Längsachse unterteilt, so daß man einen oberen Reinigungstank erhält, und dann wird er diametral nach unten unterhalb des Reinigungstanks unterteilt, so daß man einen Waschflüssigkeitstank und einen Spülflüssigkeitstank erhält. Vorzugsweise ist nur der konische Teil des ersten zylindrischen Tanks in einen Tank für die Waschflüssigkeit und einen Tank für die Spülflüssigkeit unterteilt, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Der erste zylindrische Tank kann jedoch ebenfalls transversal zu der Längsachse oberhalb des konischen Teils unterteilt werden, so daß der Waschflüssigkeits- und Spülflüssigkeitstank einen oberen zylindrischen Teil und einen unteren konischen Teil erhalten.
Vorzugsweise sind Auslaßöffnungen vom Reinigungstank zu dem Waschflüssigkeitstank bzw. dem Spülflüssigkeitstank und Öffnungen für den Weitertransport der Wasch- und Spülflüssigkeit von dem entsprechenden Waschflüssigkeits- und Spülflüssigkeitstank in dem Reinigungstank, verschließbare Auslässe von dem entsprechenden Waschflüssigkeits- und Spülflüssigkeitstank, verschließbare Einlässe für Frischwasser, Waschflüssigkeit und Additive zu dem Waschflüssigkeitstank und ein verschließbarer Einlaß zur Zuführung von Frischwasser zu dem Spülflüssigkeitstank vorgesehen.
Der Spülflüssigkeitstank und der Waschflüssigkeitstank können Einrichtungen zum Aufheizen des Inhalts der Tanks und ebenfalls Einrichtungen zum Belüften der Tanks aufweisen. Der Waschflüssigkeitstank umfaßt vorzugsweise Belüftungseinrichtungen. Der Waschflüssigkeitstank kann ebenfalls Bewegungs- oder Rühreinrichtungen aufweisen. Eine Bewegung der Tankinhalte wird jedoch vorzugsweise durch Belüften des Tanks bewirkt.
Die Erfindung soll nun im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden, in denen
Fig. 1 ein Fließbild zur Darstellung eines üblichen Bades zur Durchführung von Entfettungen und biologischen Abbauverfahren gemäß Beispiel 1,
Fig. 2 ein Fließbild zur Darstellung getrennter Einheiten zur Durchführung der Entfettungs- und biologischen Abbauverfahren gemäß Beispiel 3 und
Fig. 3 eine bevorzugte Ausführungsform des Gerätes zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt.
Das erfindungsgemäße Gerät wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben. Wenn das dargestellte Gerät verwendet wird, werden die zur reinigenden Güter oder Gegenstände A in dem Reinigungstank 1, z. B. mit Hilfe eines Korbes, angeordnet. Das Ventil 6 wird geöffnet und eine Pumpe eingeschaltet, woraufhin Waschflüssigkeit, enthaltend Tensid und Alkali, vom Tank 2 hochgepumpt wird und auf die Gegenstände oder Güter unter starkem Druck aufgebracht wird. Dies kann entweder manuell oder durch im Reinigungstank 1 installierte Düsen erfolgen. Die Waschflüssigkeit emulgiert Öl, Fett und ähnliche Verunreinigungen. Nach dem Waschen der Gegenstände wird das Ventil 4 im Reinigungstank 1 geöffnet, und die gebrauchte Waschflüssigkeit läuft zurück in den Waschflüssigkeitstank 2. Dann wird das Ventil 7 geöffnet und eine Pumpe eingeschaltet, woraufhin Spülwasser in der oben beschriebenen Weise über die Gegenstände gesprüht wird, um die Waschflüssigkeit davon abzuspülen. Das Ventil 5 im Reinigungstank 1 wird dann geöffnet, und das Spülwasser läuft zurück in den Tank 3. Nachdem das Gerät einige Stunden in Betrieb ist, hat sich Öl und Fett in der Waschflüssigkeit im Tank 2 angesammelt. Zu diesem Zeitpunkt kann das kontinuierliche Dosieren von Tensiden, Alkali und Nährsalzen begonnen werden und der pH-Wert auf 8.5-9.5 eingestellt werden, so daß man ein maximales Wachstum der Mikroorganismen ermöglicht. Der Waschflüssigkeitstank, der im Fall des dargestellten Gerätes der Tank ist, in dem die Verunreinigungen biologisch abgebaut werden, wird belüftet, und der Inhalt wird mit Hilfe von durch eine Luftleitung 16 eintretende Luft bewegt. Der pH-Wert fällt mit steigendem Ölgehalt. Der pH-Wert wird daher auf den oben genannten pH- Wertbereich eingestellt, so daß der Ölgehalt innerhalb eines Bereiches von 100-500 mg/l gehalten wird.
Unter diesen Bedingungen ist es möglich, ein kontinuierliches Entfettungsverfahren durchzuführen, wobei ölverunreinigte Gegenstände konstant in den Reinigungstank 1 eingebracht und mit Waschflüssigkeit auf der Basis von Tensiden und Alkali entfettet werden, welche Öl und darin vorhandene Bakterien nach der Berührung mit den Gegenständen emulgiert, so daß die Bakterien in der Lage sind, darauffolgend den Ölgehalt des Waschflüssigkeitstanks 2 innerhalb eines Bereiches von 100-500 mg/l zu reduzieren, wobei der Tank 2 als ein Kultivierungstank für Mikroorganismen dient.
Das Verfahren wird durch die Tatsache vereinfacht, daß der untere Teil des Gerätes konisch ausgebildet ist. Da der Waschflüssigkeitstank 2 konisch ist, hat er einen definierten untersten Punkt, zu dem die Verunreinigungen und toten Bakterien absinken können und von dem die Verunreinigungen kontinuierlich über das Ventil 8 zu einem Abfallauslaß entfernt werden können. Der Spülwassertank 3 ist ebenfalls konisch und umfaßt ein Auslaßventil 9. Die Bakterienpopulation kann bei niedrigen Temperaturen, vorzugsweise bei 35-40ºC im Fall eines mesophilen Verfahrens, oder bei 40-60ºC im Fall von thermophilen Bakterien ablaufen. Diese Temperaturbereiche können im Waschflüssigkeitstank 2 mit Hilfe der Heizeinrichtungen 13 aufrechterhalten werden. Die Tankinhalte können ebenfalls mit heißer Luft erwärmt werden. Die Temperatur des Inhalts des Spülwassertanks 3 kann ebenfalls mit Hilfe der Einrichtung 14 geregelt werden. Eine Optimierung des Waschverfahrens für große Bakterienpopulationen durch Einstellen des pH-Werts und der Nährsubstanzen und der frischen Tenside ermöglicht es, daß der Tensidverbrauch niedrig gehalten werden kann, d. h. bei 10 % der berechneten in das System eingeführten Ölmenge. Durch Belüftung wird kontinuierlich Sauerstoff zugeführt, wobei die Sauerstoffeinblasung so angeordnet ist, daß tote Bakterien und eintretende Verunreinigungen kontinuierlich durch das Ventil 6 abgeführt werden können. Dies ermöglicht optimale Bakterienwachstumsbedingungen und eine wirksame und rationelle Verwendung der Tenside für das Entfetten industrieller Gegenstände und Güter.
Die Erfindung wird im folgenden im einzelnen unter Bezugnahme auf eine Anzahl von Beispielen erläutert.

Beispiel 1

Ein Standardverfahren wird in einem Niedrigtemperaturreinigungssystem durchgeführt, bei dem die Reinigung und der biologische Abbau in ein und demselben Bad durchgeführt werden. Ein Strom von zu reinigenden Gegenständen oder Gütern wird mittels eines Querförderers oder einer Trommel dem Verfahrensbad 17 (siehe Fig. 1) zugeführt und in dem Bad etwa 2 bis 20 Minuten belassen, so daß Öl und Verunreinigungen abgewaschen werden. Mit einem Motor 18 und einem Ventilator 19 wird über eine Leitung 20 kontinuierlich vom Boden des Bades Luft in das Bad geblasen, so daß der Badinhalt gründlich bewegt und die Sauerstoffzufuhr maximiert wird. Badflüssigkeit wird über ein Ventil 21 mit einer Pumpe 22 kontinuierlich von dem Bad zu einer Abscheidereinheit 23 zur Extraktion der Verunreinigungen und toten Bakterien über ein Ventil 24 zu einem Schlammtank 25 geführt. Der Schlamm oder Schlick wird von der Abscheiderkompressionszone abgezogen. Tenside werden kontinuierlich dem Bad von einem Tank 26 in der gleichen Menge zugeführt, wie Tenside verbraucht werden. Nährlösung, Camex Bio 104-1, wird absatzweise vom Tank 27 dosiert dem Bad zugeführt, so daß die an dem pH-Wert Meßgerät eingestellten Sollwerte konstant gehalten werden. Die beste mesophile Bakterienkultur erhält man, wenn die Badtemperatur bei 38 ± 1ºC gehalten wird.
Die Nährlösung und die Tensidlösung wird durch die Ventile 28, 29, 30 bzw. 31 mit Pumpen 32 und 33 zugeführt und wird mit der vom Abscheider 23 abgetrennten Lösung durch Ventil 36 in einer Mischeinheit 35 gemischt und dem Verfahrenstank 17 zugeführt. Ein Thermostat 36 und eine Heizung 37 sind im Verfahrenstank 16 angeordnet. Frischwasser wird dem Tank 17 durch eine Leitung 37 zugeführt.
Die verwendete Tensidlösung ist Camex Bio 104, die eine Mischung von 1 bis 5 Gew.% Natriummetasilikat, 5 bis 10 Gew.% Tetrakaliumpyrophosphat, 5 bis 10 Gew.% nichtionischen und kationischen Tensiden enthält und einen pH-Wert von 13 hat. Diese Lösung wird auf eine 5 %ige Tensidlösung mit einem pH-Wert von 10 verdünnt.
Die verwendete Nährlösung hat folgende Grundzusammensetzung
1,2 kg MgCl&sub2;6H&sub2;O Magnesiumchlorid
1,8 kg KOH Kaliumhydroxid
3,3 kg H&sub2;SO&sub4; 37 % Schwefelsäure
100 kg H&sub3;PO&sub4; 85 % Phosphorsäure
40 kg NH&sub4;C1 Ammoniumchlorid
25 kg Glukose.
Diese Lösung wird mit Wasser auf 300 Liter verdünnt.
2 kg dieser Grundlösung werden mit 210 kg NH&sub4;SiO&sub3; vermischt, und dann wird die Mischung auf 600 Liter verdünnt.
Man erhält die folgenden Betriebsparameter:
Badwasser 25 m³
Heizenergie 20 kWh
Tensidkonzentration 5%
Temperatur 38ºC
Lufteinblasung 180 m³/h
Gegenstände oder Güter in das Bad 6000 t/Jahr
Produktionszeit 1700 h/Jahr
Gegenstandsoberfläche 600 000 m²/Jahr
Im Bad emulgiertes Öl 3000 kg/Jahr
Im Bad emulgiertes Öl 14 kg/Tag
Tensidverbrauch 1.250 kg/Jahr
Dosierte Tensidmenge (24 h) CB 104 0,15 kg/h.
Bakterienaktivität bei Normalbetrieb 1,2·10&sup6; bact/ml
Dosierte Nährlösungsmenge CB 104-1 auf pH-Wert 9,4-9,5
Trockensubstanzgehalt des abgeführten Schlamms 5-8 % 3 m³/Jahr
Trockensubstanzgehalt des abgeführten Schlamms 5-8 % 10 l/Tag
Schlamm mit Bakterienaktivität 2,4·10&sup7; bact./ml
Gehalt des Bades an Normalöl oder Aromaten 50-250 mg/l
Gehalt an Normalöl oder Aromaten des Schlamms 50-150 mg/l

Beispiel 2

Beispiel 1 oben wird wiederholt mit dem Unterschied jedoch, daß die Nährlösung statt mit Natriumsilikat mit Amin wie folgt vermischt wird. 2 kg der Grundlösung werden mit 400 kg alkalischem Amin, wie z. B. Diäthanolamin oder Triäthanolamin, vermischt. Die Mischung wird mit Wasser auf 600 l verdünnt. Dieses Beispiel ist besonders für die Anwendung bei Gütern oder Gegenständen geeignet, die mit Chrom, Nickel oder anderen Metallen mittels eines elektrolytischen Beschichtungsverfahren beschichtet werden sollen.

Beispiel 3

Hochtemperaturentfettungsbad und eine getrennte Einheit für den biologischen Abbau (Fig. 2).
Die Gegenstände oder Güter werden durch eine Waschmaschine 39 auf einem Förderband 40 geleitet und dann in einer Spüleinheit 42 gespült. Eine 5 %ige Tensidlösung wird aus der Grundlösung gemäß Beispiel 1 bei einer Temperatur von 50-90ºC gemischt, woraufhin die Lösung unter hohem Druck den Oberflächen der Gegenstände oder Güter zugeführt wird, so daß darauf vorhandenes Öl oder vorhandene Verunreinigungen gelöst und emulgiert werden. Das Waschen und Spülen wird durch die Düsen 42 durchgeführt. Ein Teil der Waschflüssigkeit wird zu der biologischen Abbaueinheit 43 zum Vermindern des Öls und der Verunreinigungen überführt. Die Nährlösung gemäß Beispiel 1 wird der biologischen Abbaueinheit 43 von einem Tank 44 zugeführt. Frische Tensidlösung wird der Regenerationseinheit 43 von einem Tank 45 zugeführt. Die Temperatur der biologischen Abbaueinheit wird nach der Sauerstoffanreicherung des Inhalts der Einheit durch Einblasen von Luft auf 20-30ºC abgesenkt. Entsprechend erhält eine mesophile Bakterienkultur optimale Wachstumsbedingungen, wenn diese Strömung durch die biologische Einheit fließt. Der Strom gelangt dann zum zentralen Abscheiderteil, in dem tote Bakterien, Schlamm und Schlick zu einer Kompressionszone zur Abführung aus dem Schlammtank 46 gelangen. Es wird ebenfalls Luft in den Reinigungstank 39 eingeblasen. In allen Tanks 39, 41 und 43 sind Heizungen angeordnet.
Das biologische Abbauverfahren wird in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 beschrieben geregelt, und die Einblasung der Luft und die Dosierung der Tenside wird kontinuierlich bewirkt, wohingegen die alkalische Nährlösung absatzweise auf einen pH-Wert von 9,4-9,5 dosiert zugeführt wird.

Claims

1. Reinigungsverfahren für Gegenstände, gekennzeichnet durch einigen der Gegenstände durch Erwärmen derselben mit einer wäßrigen Tensidlösung, um die vorhandenen organischen Verunreinigungen zu emulgieren, und durch Fördern des Wachstums von Mikroorganismen in der Tensidlösung zum biologischen Abbau der organischen Substanzen durch Hinzufügen von Nährsubstanzen, so daß die Tensidlösung im wesentlichen unbeeinflußt bleibt, wobei der biologische Abbau von dem Reinigen getrennt oder gleichzeitig damit durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt der organischen Substanzen in der Tensidlösung bei 50 bis 1000 mg/l, vorzugsweise bei 50 bis 250 mg/l, gehalten wird und/oder daß der Tensidgehalt bei 1 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise bei 2 bis 5 Gew.-%, gehalten wird und/oder daß die Temperatur bei 20 bis 80ºC gehalten wird und/oder daß die Verunreinigungen und abgestorbenen Bakterien von der Tensidlösung getrennt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, gekennzeichnet durch Einstellen des pH-Werts der Tensidlösung auf ≤ 7, vorzugsweise zwischen 8,5 und einem basischen pH-Wert, der das Bakterienwachstum nicht unterdrückt, insbesondere zwischen 8,5 und 9,7.

4. verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungsverfahren und der biologische Abbau voneinander getrennt durchgeführt werden, wobei das Reinigen bei einem pH-Wert von 7 bis 14 und einer Temperatur von 20 bis 100ºC und der biologische Abbau bei einem pH-Wert von 8,5 bis zu einem pH-Wert, der das biologische Wachstum nicht unterbindet, vorzugsweise einem pH- Wert im Bereich von 8,5 bis 9,7 und bei einer Temperatur von 20 bis 40ºC, durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Versorgen des Systems mit Sauerstoff, vorzugsweise durch Einblasen von Luft in dasselbe.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch heftiges Bewegen des Systems, vorzugsweise durch Einblasen von Luft in dasselbe und/oder durch Einführen der Mikroorganismen in das System durch Hinzufügen abgetrennter Mikroorganismenstämme oder Schlamm, die bzw. der in einem vorherigen Reinigungsverfahren erzeugt oder abgetrennt wurden.

7. Gerät zum Reinigen von Gegenständen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Reinigungstank (1), der oberhalb eines Waschflüssigkeitstanks (2) und oberhalb eines Spülflüssigkeitstanks (3) angeordnet ist, wobei der Boden des Tanks (1) vollstandig oder teilweise mit der Decke der entsprechenden Tanks (2 und 3) übereinstimmt.

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Reinigungstanks (1) und/oder des Waschflüssigkeitstanks (2) und/oder des Spülflüssigkeitstanks (3) eine konische Form aufweist.

9. Gerät nach einem der Ansprüche 7 und/oder 8, gekennzeichnet durch verschließbare Auslaßöffnungen (4) und (5), die vom Reinigungstank (1) zum Waschflüssigkeitstank (2) bzw. zum Spülflüssigkeitstank (3) führen, und durch verschließbare Auslaßöffnungen (6) und (7) zum Weitertransport der Waschflüssigkeit bzw. der Spülflüssigkeit zum Reinigungstank (1), durch verschließbare Auslässe (8, 9) vom Waschflüssigkeitstank (2) und dem Spülflüssigkeitstank (3), durch verschließbare Einlässe (10, 11, 12) zur Zuführung von Frischwasser, Waschflüssigkeit und Additiven zum Waschflüssigkeitstank (2) und durch einen verschließbaren Einlaß (13) zur Zuführung von Frischwasser zum Tank (3).

10. Gerät nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch Einrichtungen (14 und 15) zum Erwärmen des Inhalts der entsprechenden Tanks (2, 3) und wahlweise Einrichtungen (15) zum Belüften des Waschflüssigkeitstanks (2).