Opracowano technologię otrzymywania wody przydatnej do wstępnego mycia samochodów, którą uzyskano filtrując przez membrany ścieki powstające na myjni samochodowej, po ich wstępnym oczyszczeniu przez sedymentację i odolejanie.
Do filtracji zastosowano proces ultrafiltracji, który prowadzi się naprzemiennie z procesem mycia membran. Sklarowane ścieki przetłacza się wzdłuż powierzchni zamontowanej w module membrany ultrafiltracyjnej, odpornej chemicznie - jak wykonanej z polieterosulfonu lub PVDF, o korzystnej rozdzielczości w zakresie 10 -200 kDa, przy ciśnieniu transmembranowym nie większym jak 0,2 MPa i z prędkością liniową nie mniejszą niż 0,7 m/s. Korzystne jest zastosowanie membran uformowanych w postaci rurek (membrany rurowe). Proces ultrafiltracji trwa nie dłużej jak 8 godzin, po czym zmniejsza się ciśnienie tłoczenia ścieków do wartości charakterystycznej dla przepływu swobodnego przez moduł i ścieki usuwa się z modułu tłocząc przez minimum 5 minut wodę o czystości nie gorszej od wody wodociągowej z prędkością przepływu wzdłuż membran nie mniejszą niż 0,7 m/s. Następnie membrany poddaje się przynajmniej przez 2 godziny procesowi mycia stosując alkaliczny roztwór używany do mycia samochodów zawierający NaOH oraz anionowe i/lub amfoteryczne surfaktanty, którego pH jest w zakresie 11–12. Po procesie mycia membran stopniowo zwiększa się ciśnienie transmembranowe do wartości nie większej jak 0,2 MPa i następnie wznawia się proces ultrafiltracji ścieków, przy czym w trakcie procesu mycia membran alkaliczny roztwór używany do mycia samochodów zawierający NaOH oraz anionowe i/lub amfoteryczne surfaktanty poddaje się recyrkulacji.
W innym wariancie podczas procesu mycia membran przepływ alkalicznego roztworu używanego do mycia samochodów zawierającego NaOH oraz anionowe i/lub amfoteryczne surfaktanty trwający przynajmniej 15 minut zatrzymuje się i roztwór pozostawia się w kontakcie z powierzchnią membran przez okres do 15 godzin, a następnie wznawia proces ultrafiltracji ścieków.
Do filtracji ścieków można zastosować także proces mikrofilitracji, stosując kapilarne membrany wykonane z polipropylenu, o wielkości porów poniżej 0,3 mikrometra i średnicy kapilar powyżej 1 mm. Po zamontowaniu w instalacji modułów membranowych znajdujące się w nich nowe membrany polipropylenowe zwilża się stosując naprzemienną filtrację alkoholu izopropylowego i czystej wody. Tak przygotowane membrany stosuje się do separacji ścieków. Proces filtracji ścieków prowadzi się naprzemiennie z procesem mycia membran. Sklarowane ścieki przetłacza się wzdłuż powierzchni zamontowanych w module membran PP przy ciśnieniu transmembranowym nie większym niż 70 kPa i z prędkością liniową nie mniejszą niż 0,5 m/s. Proces mikrofiltracji prowadzi się nie dłuższej niż 6 godzin. Następnie membrany poddaje się procesowi mycia przez okres minimum 30 minut, z użyciem alkalicznego roztworu stosowanego do mycia samochodów zawierającego anionowe i/lub amfoteryczne surfaktanty, którego pH jest w zakresie 11–12. W trakcie procesu mycia membran alkaliczny roztwór poddaje się recyrkulacji, z prędkością przepływu nie mniejszą niż 0,5 m/s i przy ciśnieniu tłoczenia roztworu zmniejszonym do wartości wynikającej z oporów hydraulicznych przepływu przez moduł. Korzystnie jeśli po wyłączeniu przepływu, roztwór myjący pozostawia się w module wypełniając jego kanały przez okres przynajmniej 5 h.
Przed wznowieniem mikrofiltracji ścieków wzdłuż powierzchni membran przez 15 minut tłoczy się roztwór zawierający do 5 mg/L podchlorynu sodu. Następnie wypiera się go poprzez przetłoczenie wzdłuż powierzchni membran roztworu surfaktantów o pH w zakresie 11–12, na przykład stosowanego na myjni do zmywania owadów z powierzchni samochodu lub mycia felg, którym membrany płucze się przez okres minimum 30 minut.
W przypadku postoju instalacji membranowej dłuższego od 10 h należy stosować środki konserwujące zgodnie z zalecaniami producenta membran.
Instalacje membranowe można zasilać ściekami pobieranymi z odstojnika w sposób ciągły lub periodyczny. Następujące wskutek filtracji zmniejszenie objętość pobieranych ścieków nie powinno przekraczać 50%.
Ścieki powstające podczas mycia samochodów zawierają usuwane z ich powierzchni zanieczyszczenia, jak pył, piasek i substancje ropopochodne oraz dodawane w myjni do wody substancje ułatwiające mycie, jak związki powierzchniowo czynne. W tradycyjnym rozwiązaniu ścieki z mycia spływają do odstojnika, skąd poprzez odolejacz odprowadzane są do kanalizacji. Takie rozwiązanie oczyszcza ścieki w niewielkim stopniu i nie pozwala odzyskać wody do mycia.
Możliwość zawracania części wody uzyskano stosując w końcowym etapie oczyszczania separację membranową. W tym rozwiązaniu najczęściej stosuje się mikrofiltrację (MF) i ultrafiltrację (UF). Procesy te nie pozwalają całkowicie usunąć wszystkich składników ścieków (jak detergentów), ale otrzymywana woda myjąca jest pozbawiona zawiesin i mikroorganizmów, co pozwala zastosować ją ponownie w początkowym etapie mycia samochodów.
Problemem technicznym do rozwiązania w przypadku odzyskiwania wody do mycia samochodów metodą filtracji membranowej ze ścieków z myjni jest ograniczenie ilości zanieczyszczeń powstających na powierzchni membran poprzez zastosowanie prostych metod mycia i regeneracji membran nie generujących nadmiernych kosztów i pozwalających utrzymać dobrą wydajność modułów membranowych podczas ich eksploatacji. W opracowanej technologii do okresowego mycia membran zastosowano płyny alkaliczne stosowane na myjniach do usuwania z powierzchni samochodu pozostałości owadów oraz mycia felg.
Zaletą przedstawionego rozwiązania jest uzyskiwanie wody myjącej o niskiej mętności i pozbawionej niebezpiecznych mikroorganizmów, którą można zawrócić do mycia wstępnego samochodów. Pozwala to w znacznym stopniu zmniejszyć zużycie wody na myjni. W przedstawionej technologii zastosowano sposób umożliwiający oczyścić powierzchnię membran roztworami używanymi do mycia samochodów, co pozwoliło wyeliminować powstawanie dodatkowych rodzajów ścieków. Opracowany sposób pozwala ograniczyć stopień zanieczyszczenia membran przez substancje usuwane z powierzchni samochodów i w efekcie zapobiec szybkiemu spadkowi wydajności instalacji membranowej zastosowanej do odzyskiwania wody myjącej z oczyszczanych ścieków. W rezultacie recykling wody nie wymaga zastosowania kosztownych wieloetapowych procesów oczyszczanie ścieków oraz użycia dodatkowych niebezpiecznych dla środowiska substancji chemicznych. Zastosowana metoda mycia pozwala zdecydowanie ograniczyć stopień zanieczyszczenia membran i w efekcie wydłużyć efektywne działanie modułów membranowych.
Technologia może znaleźć zastosowanie w branży samochodowej do mycia samochodów, zwłaszcza na niewielkich myjniach samoobsługowych.
Istniejące technologie oczyszczania ścieków z myjni samochodowej są z reguły wieloetapowe i wymagają rozbudowanej instalacji. W efekcie są kosztowne i nie znajdują zastosowania w małych myjniach samoobsługowych, w których obecne wymagania prawne umożliwiają zrzut ścieków do kanalizacji. Przedstawiona technologia jest prostszym i tańszym rozwiązaniem, co czyni ja uprzywilejowaną, zwłaszcza jeśli zostaną wprowadzone przepisy ograniczające zużycie wody na myjni.
Separacja membranowa pozwala uzyskać czystą wodę ze ścieków, ale wydajność procesu szybko się zmniejsza wskutek powstawania osadów na powierzchni membran. W rezultacie instalacje przemysłowe wyposażone są w dodatkowe stacje czyszczące (CIP), w których stosuje się specjalistyczne roztwory myjące. Takie roztwory nie mogą mieć kontaktu z lakierem samochodów, stąd po procesie mycia membrany muszą być płukane czystą wody. Zwiększa to ilość powstających ścieków oraz podnosi koszty. W opracowanej technologii do czyszczenia membran zastosowano alkaliczne płyny używane do mycia samochodów, co eliminuje płukania modułów wodą oraz konieczność zakupu dodatkowych środków chemicznych. Dobranie odpowiednich materiałów membranowych oraz sposobu eksploatacji modułów pozwoliło utrzymać dobrą wydajność separacji membranowej.
Prawa własności intelektualnej
Na oferowaną technologię zostały udzielone dwa patenty:
1) Sposób eksploatacji membran w procesie oczyszczania ścieków w myjni samochodowej z wykorzystaniem procesu ultrafiltracji, PL 244647 B1
2) Sposób eksploatacji membran w procesie oczyszczania ścieków w myjni samochodowej z wykorzystaniem procesu mikrofiltracji, PL 244936 B1
Faza rozwoju technologii
Technologia znajduje się obecnie na poziomie demonstracji w warunkach zbliżonych do rzeczywistych. Przemysłowe moduły membranowe eksploatowano w instalacji pilotowej przez kilka miesięcy.
CHEMIA, TWORZYWA, TRANSPORT, BUDOWNICTWO