Projekt 10881/01

Verfahren zur kontinuierlichen Abscheidung von Belastungsstoffen aus Emulsionen, Suspensionen und kolloidalen Lösungen

Projektdurchführung

STENGELIN-SPECKER GmbH
In Breiten 6
78589 Dürbheim

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Im Rahmen dieses Projektes soll eine Anlage zur selektiven Entfernung störender Belastungen aus Prozeßwässern (Emulsionen, Suspensionen, kolloidale Lösungen) entwickelt, gebaut und erprobt werden. Ziel ist es, eine Kreislaufführung zu ermöglichen, bei der nur die tatsächlich verbrauchten Prozess-Chemikalien neu dosiert werden müssen. Hierfür soll eine spezielle Flotationstechnik entwickelt, gebaut und je nach Bedarf mit anderen Verfahren kombiniert werden. Die Anlage soll sämtliche ungelösten Stoffe (Suspensa inkl. Feinstabrieb, Öle, Fette) entfernen. Gelöste, noch wirksame Prozeßchemikalien sollen im Kreislaufwasser verbleiben. Die Flotationsparameter und das Zusammenwirken mit den anderen Stufen soll auf eine optimale Kreislaufführung hin angepaßt werden. Systematisch soll dabei eine einfache betriebssichere Technik entwickelt werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZunächst wurde ein einfaches Lufteintragsverfahren ohne Kompressor und Druckkessel, sowie ein einfacher mechanischer Flotataustrag entwickelt. In einer Technikumsanlage mit diesen Komponenten wurde die Reinigung von Modellsuspensionen, Modellemulsionen, realen KFZ-Waschwässern sowie von verunreinigten Kühlschmierstoffen untersucht. Mit den Erfahrungen der Technikumsanlage wurden zwei Pilotanlagen in Größe und Ausführung entsprechend einem zukünftigen Serienprodukt gebaut. Der Erfolg des up-scalings wurde an Hand der Reinigung der bekannten Modellsuspension nachgewiesen. Mit einer Pilotanlage wurde eine langfristige Pilotierung in einer Autowaschstraße durchgeführt. Nach einem geforderten detailliertem Funktionsnachweis konnte die Anlage als alleinige Reinigungsstufe für das Kreislaufwasser der Autowaschstraße über mehrere Monate hinweg eingesetzt werden. Erst damit wurde eine Quantifizierung der Stoffströme und eine fundierte wirtschaftliche und ökologische Bewertung möglich gemacht. Die zweite Pilotanlage wurde über mehrere Monate hinweg zur Pflege des gesamten Kühlschmierstoffes (KSS) in einer Zentralanlage eines metallverarbeitenden Betriebes mit mehreren hundert Angestellten eingesetzt.


Ergebnisse und Diskussion

Das entwickelte Flotationsverfahren kann in Bezug auf Luftsättigung und Feinheit der Mikroblasen mit dem aufwendigen Druckkesselverfahren konkurrieren. Ein Flotatabzug ohne mechanische Hilfsmittel konnte mit Leitblechen realisiert werden. Damit wurde das Ziel einer äußerst einfachen zuverlässig funk-tionierenden Flotationsanlage erreicht.

Mit dem Tonmineral Bentonit als Flockungsmittel lassen sich auch hydrophile Feinststoffe mit d50 = 5 mm gut flotativ abtrennen.

Der mehrwöchige Dauerbetrieb der Flotationsanlage als alleinige Reinigungsstufe zeigte, daß die Flotation ein effektives Verfahren zur Behandlung von Recyclewasser in Autowaschstraßen ist. In Verbindung mit einem Brauchwasserpuffer von 16 m3 ist die Flotationsanlage mit einem Durchsatz von 1,5 m³/h ge-eignet, um das Waschwasser für bis zu 216 Autowäschen pro Tag kreislauffähig zu halten.

Der Einsatz der Flotationsanlage in einer Waschstraße führt zu folgenden Ergebnissen:

- Die Fixkosten für Strom und Flockungsmittel betragen 2.875,00 DM/a. Die Kosten für die Schlammentsorgung wurden mit höchstens 4.640,00 DM/a ermittelt. Soll ohne Reinigungsstufe die gleiche Wasserqualität von 100 mg/l durch erhöhte Zugabe von Frischwasser erreicht werden, so entstehen zusätzliche Wasserkosten von 18.000,00 DM/a. Es können somit 10.485,00 DM/a eingespart werden.
- Die Flotation führt zu einer Einsparung an Frischwasser von 80 %, was einer Einsparung von 3.000 m3 pro Jahr entspricht.
- Die Flotationsanlage entlastet den Vorfluter pro Jahr um 300 kg nicht sedimentierbare Feststoffe. Nicht sedimentierbare Feststoffe sind für die Trübung von Flüssen verantwortlich. Mit Flotationsanlage können diese Feststoffe, zusammen mit den 77 kg Feststoffen der Flockungsmittel abgetrennt und fachgerecht deponiert werden.
- Wird ein Puffer von mind. 16 m3 Volumen verwendet, so können mit der, in der Größe akzeptablen, Flotation auch starke Stoßbelastungen wie sie in Autowaschstraßen z. B. an Samstagen auftreten, problemlos verarbeitet werden.

Bei der Pflege von Kühlschmieremulsionen kann mit reiner Luftflotation freies Öl wie auch Feinstabrieb wie z.B. Graphit ausgetragen werden. Die Austragsmenge pro Zeiteinheit ist jedoch bei kleinen Schmutzkonzentrationen relativ gering, so daß der Einsatz der Flotation erst bei höheren Fremdöl und Suspensakonzentrationen wirtschaftlich wird.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

M. Fleschhut, Diplomarbeit FH-Furtwangen Abt. Villingen - Schwenningen 1998 K. Waizenegger, G. Baum: Gespräche mit potentiellen Kunden anläßlich der Fachmesser IFAT, München, Mai 1999 K. Waizenegger, G. Baum: Abschlußbericht 1/2000


Fazit

Im Unterschied zu den bekannten Anlagen der Abwasserbehandlung werden in der Flotationsanlage durch
reine Luftflotation selektiv nur Störstoffe (Schwebstoffe, Öle, Bakterien) ausgetragen. Wirksame Prozeßchemikalien verbleiben im Wasser und eine Kreislauf-führung wird möglich.

Die Verfahrensentwicklung Luft-Flotation ist deshalb bezüglich der Umweltentlastungs-potentiale interessant. Der Aufbau der Anlage in Modulbauweise und die Kombinationsmög-lichkeiten mit erprobten Reinigungsverfahren bieten gegenüber dem Stand der Technik Vorteile durch Reduzierung von Ein-satzchemikalien/Schlamm, durch hohe Durchlaufleistung bei geringerem Raumbedarf und niedrigerem Energieverbrauch.

Die Grenzen der reinen Flotation bei der Aufbereitung von Kühlschmieremulsionen wurden deutlich. Die notwendige Weiterentwicklung modifizierter Anlagentechnik bis zur Marktreife muß der Bewilligungsempfänger aus eigener Kraft leisten.