Behandlung von Kühlmittelemulsionen und/oder Schmiermittelemulsionen

Abstract

 Behandlung übelriechender Kühlmittel-/Schmiermitttelemulsionen, die bei der Formgebung von Metallen verwendet werden mittels Ozon.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft die Behandlung von Kühlmittelemulsionen und/oder Schmiermittelemulsionen in kleineren und grösseren Industriebetrieben.

[0002] Die bei der spanabhebenden Bearbeitung von Metallen eingesetzten Kühlmittel-und Schmiermittel, vorzugsweise Emulsionen, werden zum Zwecke der mehrfachen Verwendung einer Teilstrombehandlung unterzogen. In der Regel besteht diese aus einer Grobfiltration zur Entfernung der Späne und einer Zugabe von Desinfektionsmitteln. Aufschwimmende Öle und Fette werden durch Abscheider abgetrennt. Die erreichbare Umlaufzeit hängt von der Qualität des Schmiermittels und dem Aufwand für die Aufbereitung ab. Die bei den verschiedenen Werkzeugmaschinen eines Betriebes anfallenden verbrauchten Emulsionen werden in oft mehreren Kubikmeter großen Pufferspeichern gesammelt und einer zentralen Behandlung zugeführt. Einrichtungen zur Trennung von Öl und Wasser (z.B. Koaleszenzabscheider, Ultrafiltration) dienen ausschließlich der Einhaltung der Abwassergrenzwerte. Öle und Fette werden thermisch entsorgt.

[0003] Da organische Membranen eine erhöhte Temperatur der Lösung erfordern (50° bis 60° C bei etwa 6 bar), ergibt sich für diesen Entsorgungsprozeß ein spezifischer Energiebedarf von etwas 60 kWh/m³ Lösung (ohne Wärmerückgewinnung). Wenn in grösseren Industriebetrieben mehrere m³/h vorzuwärmen und zu filtern sind, macht dies erhebliche Wärmeleistungen notwendig. Dazu kommt, daß sowohl bei der Teilstrombehandlung an der einzelnen Bearbeitungsmaschine als auch bei der Behandlung der gesammelten verbrauchten Schmiermittelemulsion eine unangenehme Geruchsbelästigung nicht auszuschließen ist. Bakterien in den Rohrleitungen, Behältern und Geräten bewirken eine anaerobe Zersetzung der Emulsion, wobei Schwefelwasserstoff, Buttersäure und Ammoniak entstehen. Außer der deutlichen Verminderung der Arbeitsbedingungen können sich sogar Werksanwohner belästigt fühlen.

[0004] Die Aufgabe der Erfindung ist es, den Bedarf an Kühlmittelemulsionen und/oder Schmiermittelemulsionen sowie den Energiebedarf der Entsorgung nennenswert zu senken und durch einen geruchsneutralen Einsatz zu einer Humanisierung der Arbeitsplätze beizutragen.

[0005] Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß unter Beibehaltung der Grobfiltration, jedoch ohne Zusatz von Betriebschemikalien, die Emulsion durch eine desinfizierende Ozonisierung behandelt wird. Eine geeignete Dosierung tötet Viren und Bakterien sicher ab und verhindert die Oxidation von Ölen, Fetten, Tensiden und anderen Inhaltsstoffen. Keramikmembranen in der nachfolgenden Mikrofiltration als Teil der Entsorgung machen den Einsatz von Ozon möglich, der die Mikrofiltrierbarkeit verbessert. Das Filtrat kann abgeleitet, das Konzentrat der Altölbehandlung zugeführt werden. Das Auftreten unangenehmer Gerüche von Stoffwechselprodukten wird ausgeschlossen.

[0006] Das erfindungsgemäße Verfahren und Varianten der Ausführung werden anhand einiger Figuren erläutert.

Fig. 1

zeigt das Verfahrensschema der Emulsionsbehandlung, verbunden mit der einzelnen Bearbeitungsmaschine.

Fig. 2

zeigt das Verfahren der Entsorgung in Form einer zentralen Sammlung verbrauchter Schmiermittel und deren Behandlung zur Rezyklierung und Entsorgung.

Fig. 3

zeigt schematisch ein Ozonisierungsaggregat und Filtrationsaggregat für den mobilen und temporären Einsatz an verschiedenen Maschinen und Bearbeitungsstraßen, vorzugsweise für Fälle geringeren Schmiermittelumsatzes.

[0007] Die Kühlmittelversorgung und Schmiermittelversorgung 10, Fig. 1, ist Teil der Metallbearbeitungsmaschine. Das Speichervolumen 11 beträgt üblicherweise etwa 2 m³, aus dem durch ein Filter 12 die Umwälzpumpe 13 die Flüssigkeit zum nicht im einzelnen dargestellten Werkstück und Werkzeug 14 fördert. Der Rücklauf 15 in den Speicher 11 erfolgt mittels Schwerkraft. Das Ozonisierungsaggregat 20 kann erfindungsgemäß mit dem Bearbeitungsplatz integriert werden. Der Ozongenerator 21 saugt Frischluft 22 an und produziert Ozon vorzugsweise nach dem Verfahren der stillen elektrischen Entladung unter Zufuhr elektrischer Energie 23. Die Ozondosierung 24 steuert Menge und Zeittakt der Eindosierung in den Schmiermittelstrom, der, bestehend aus Filter 26 und Pumpe 27, dem Speicher 11 entnommen und wieder zugeführt wird. Zur Kühlmittelpflege und Schmiermittelpflege sollte der Ozoneintrag die Konzentration bei etwa 2 ppm halten. Dabei ist nicht eine kontinuierliche Eindosierung notwendig, sondern vorzugsweise nur in Zeitintervallen von 10 min/h. Gegebenenfalls kann bei kürzeren Bearbeitungszeiten pro Werkstück die Ozonisierung mit dem Werkstückwechsel, also dem Stillstand der Maschine, verbunden werden. Außerhalb der Schichtzeiten erfolgen Umwälzung und Ozoneintrag in einstellbaren Zyklen, etwa wie angegeben.

[0008] Erfindungsgemäß verbessert die beschriebene Behandlung die Qualität der Emulsion und verlängert die Umwälzzeit von 2 bis 3 Monaten auf etwa 1 Jahr. Damit verringert sich der Lagerungsbedarf und Entsorgungsbedarf beträchtlich. Verbrauchtes Kühlmittel und/oder Schmiermittel wird aus den einzelnen Maschinen entfernt und in einen zentralen Sammler 30, meist abgedeckte Gruben, zwischengelagert, Fig. 2. Erfindungsgemäß kann auch hier die zur Geruchsbelästigung führende anaerobe Zersetzung während der Lagerzeit der Emulsion (Farbumschlag von milchig weiß zu schwarz) durch eine Ozonisierung 20 verhindert werden.

[0009] Die bei gefülltem Speicher 30 notwendige Endbehandlung erfolgt, unterstützt durch die Ozonisierung 20 (etwa 10 g/h bei 50 m³), entsprechend dem neuen Verfahren durch eine Mikrofiltration oder Ultrafiltration 40. Der zu entsorgende Lösungsmittelstrom wird durch ein Filter 41 von der Pumpe 42 der Mikrofiltration/Ultrafiltration 43 zugeführt. Das Konzentrat wird bis zur thermischen Entsorgung im Behälter 44 zwischengelagert, das Permeat 45 dem Abwasser übergeben.

[0010] Da Keramikmembranen auf dem Niveau der Raumtemperatur arbeiten, dazu nur einen Vordruck von 2 bar erfordern und nunmehr nur etwa 25 % des heute üblichen Durchsatzes an verbrauchter Lösung anfallen, reduziert sich der Energiebedarf der Entsorgung auf etwa 1 bis 2 %. Membranfouling wird durch die Ozonisierung unterdrückt. Fremdchemikalien werden nicht benötigt.

[0011] Für kleinere Industriebetriebe oder auch wegen der günstigeren Wirtschaftlichkeitsbedingungen der Kühlmittelversorgung und/oder Schmiermittelversorgung kann der Einsatz eines mobilen Aggregates von Vorteil sein, das zur Behandlung und Entsorgung dient und wodurch sich auch eine Sammelgrube mit allen Lagerungsproblemen erübrigt, Fig. 3. Der Schmiermittelkreis der einzelnen Bearbeitungsmaschinen 10 ist mit Zapfanschlüssen 16 ausgerüstet, um bei Bedarf, oder bei gleichmäßiger Maschinenauslastung in regelmäßigen Abständen, das mobile Aggregat 50 anzuschließen. In diesem sind funktionsgleich ein Ozonisierungsaggregat 20 und die Mikrofiltration/Ultrafiltration 40 mit Konzentratspeicher 44 untergebracht.
Die Pumpe 51 mit Filter 52 beaufschlagt alternativ beide Kreise. Die Umschaltung erfolgt mit Hilfe der Dreiwegeschieber 53 und 54. Das Konzentrat muß mit der Zapfleitung 55 gelegentlich dem Behälter 44 entnommen werden. Das Permeat kann direkt über die Zapfleitung 56 ins Abwasser fließen oder wird dem Emulsionsvorrat der Maschine wieder beigemischt, Leitung 57.

Ansprüche

1. Verfahren zur Behandlung und Aufbereitung von Kühlmittelemulsionen und/oder Schmiermittelemulsionen für Metallbearbeitungsmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Maschine gespeicherten Flüssigkeit (11) Ozon (20) zudosiert wird, um die Umwälzzeit zu verlängern und die Entstehung lästiger Gerüche zu verhindern infolge der Vermeidung einer Virenbildung und Bakterienbildung sowie einer anaeroben Zersetzung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ozonisierung (20) der Verlängerung der Lagerfähigkeit verbrauchter und zentralgesammelter Emulsion dient.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ozonisierung (20) eine bei Raumtemperatur und etwa 2 bar arbeitende Mikrofiltration und/oder Ultrafiltration (43) z.B. mit Keramikmembranen nachgeschaltet wird, um verbrauchte Emulsionen in abwassergeeignetes oder rezyklisierungsfähiges Permeat (45) und zu entsorgendes Altöl zu trennen.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Durchführung der Ozonisierung und Filtration sowie Entsorgungsspeicherung notwendigen Geräte in einem mobilen Aggregat zusammengefasst und temporär an die einzelnen Maschinen zu Emulsionsbehandlung und/oder Emulsionsentsorgung angeschlossen werden.

5. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl Ozonisierung als auch Filtration stationär oder mobil als Einzelverfahren eingesetzt werden.

6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensablauf durch eine justierbare speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) automatisch erfolgt und überwacht wird.

Zeichnung