CH719588A2 - Vorrichtung zum Abtrennen von einem, auf einer Flüssigkeitsoberfläche einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum. - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung (1) zum Abtrennen von einem, auf einer Flüssigkeitsoberfläche einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum, umfasst einen Behälter (100) mit einer ersten Behälterwand, wobei die erste Behälterwand einen Überlauf (102) umfasst, sowie vorzugsweise eine Durchmischungsvorrichtung (101) zum Durchmischen der Flüssigkeit und einer Abstreifvorrichtung (120, 121) zum Abstreifen des Schaums von der Flüssigkeit. Die Vorrichtung (1) umfasst weiter eine Abstreiframpe (103), wobei die Abstreiframpe (103) derart angeordnet ist, dass die Abstreifvorrichtung (120, 121) den Schaum über die Abstreiframpe (103) von der Flüssigkeitsoberfläche über die erste Behälterwand aus dem Behälter (100) hinaus befördern kann.

Description

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtrennen von einem, auf einer Flüssigkeitsoberfläche einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum, umfassend einen Behälter mit einer ersten Behälterwand, wobei die erste Behälterwand einen Überlauf und einer Abstreifvorrichtung zum Abstreifen des Schaums von der Flüssigkeit. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Abtrennen von einem, auf einer Flüssigkeitsoberfläche einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum.

Stand der Technik

[0002] Vorrichtungen zum Abtrennen von auf einer Flüssigkeitsoberfläche schwimmendem Schaum sind grundsätzlich bekannt. Solche Vorrichtungen werden bei Aufbereitungsverfahren und Reinigungsverfahren eingesetzt. Als Beispiel seien Reinigungsvorrichtungen für Feststoffe, wie Rohstoffe, Gesteine, Erze, Kohle, etc. aber auch Aufbereitungsvorrichtung im Bereich Recyklieranlagen, Kläranlagen zur Aufbereitung von verunreinigtem Wasser etc., aber auch die Lebensmittelindustrie und weitere Anwendungsgebiete genannt. Dem Fachmann sind weitere Anwendungsgebiete bekannt.

[0003] Diesen Fachgebieten ist gemeinsam, dass im Verfahren mit dem Schaum respektive einer aufschwimmenden Fraktion ein Bestandteil des zu reinigenden oder aufzubereitenden Stoffes abgetrennt wird. Dieses Verfahren ist auch als Flotation bekannt. Es handelt sich um ein physikalisch-chemisches Trennverfahren, bei welchem in typischerweise wässriger Umgebung ein abzutrennender Stoff mittels Gasblasen an die Flüssigkeitsoberfläche transportiert wird. Dort bildet sich ein Schaum, welcher den abzutrennenden Stoff enthält. Der Schaum wird schliesslich über eine Vorrichtung zum Abtrennen von einem, auf einer Flüssigkeitsoberfläche einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum, von der Flüssigkeit abgetrennt. Solche Verfahren eigenen sich insbesondere für die Abtrennung von hydrophoben Partikel oder Tropfen. Gasblasen, welche ebenfalls hydrophob sind, können sich an die hydrophoben Partikel oder Tropfen anlagern und diese an die Flüssigkeitsoberfläche transportieren. Die Anlagerung kann auch über elektrostatische Effekte erfolgen.

[0004] Es sind unterschiedliche Techniken bekannt, um die aufschwimmende Fraktion respektive den Schaum von der Flüssigkeitsoberfläche abzutrennen. Einerseits kann die aufschwimmende Fraktion respektive der Schaum als kontinuierlicher Überlauf aus dem Behälter ausgetragen werden. Diese Technik ist bei Trennverfahren von Bitumen aus Ölsanden bekannt. Die Effizienz kann durch einen konisch zulaufenden Behälter erhöht werden, um damit die Wasseroberfläche und damit den Wasseraustrag im Verhältnis zum Schaum gering zu halten. Dennoch sind solche Systeme wenig effizient, da einerseits ein grosser Flüssigkeitsdurchsatz notwendig ist und anderseits der aufschwimmende Schaum nur langsam zum Überlauf gelangt.

[0005] Anderseits kann eine mechanische Abstreifvorrichtung vorgesehen sein, welche die aufschwimmende Fraktion respektive den Schaum von der Flüssigkeit abstreift. Damit wird ein effizienteres Verfahren geschaffen, um die aufschwimmende Fraktion respektive den Schaum von der Flüssigkeitsoberfläche abzutrennen.

[0006] Beide Verfahren sind jedoch anfällig auf Wellenbewegungen in der Flüssigkeit, da damit einerseits das Abtrennen mit der Abstreifvorrichtung erschwert wird und anderseits gegebenenfalls grosse Flüssigkeitsmengen über den Überlauf austreten. Solche Wellenbewegungen werden durch die Rühr- und Mischwerke erzeugt, welche das Trennverfahren beschleunigen sollen.

[0007] Es ist bekannt, diesen Effekt zu reduzieren, indem eine ausreichend hohe Flüssigkeitssäule vorgesehen wird, welche die Tiefenbewegungen in der Flüssigkeit aufnimmt. Dies hat jedoch den Nachteil, dass entsprechend grosse (insbesondere hohe) Reaktoren benötigt werden. Weiter wird eine grosse Menge Flüssigkeit benötigt. Insbesondere wenn die Flüssigkeit beheizt werden soll, wird damit entsprechend viel Energie benötigt, womit das Verfahren teuer wird. Auch bei einem Einsatz eines Reagenzes zur Unterstützung des Reinigungs- respektive Trennverfahrens wird entsprechend eine grössere Menge des Reagenz benötigt, womit das Verfahren wiederum teurer wird.

Darstellung der Erfindung

[0008] Aufgabe der Erfindung ist es, eine dem eingangs genannten technischen Gebiet zugehörende Vorrichtung zum Abtrennen von einem, auf einer Flüssigkeitsoberfläche einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum zu schaffen, welche besonders effizient betrieben werden kann.

[0009] Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert. Gemäss der Erfindung umfasst die Vorrichtung eine Abstreiframpe, wobei die Abstreiframpe derart angeordnet ist, dass die Abstreifvorrichtung den Schaum über die Abstreiframpe von der Flüssigkeitsoberfläche über die erste Behälterwand aus dem Behälter hinaus befördern kann.

[0010] Dadurch, dass eine Abstreiframpe verwendet wird, kann das aufschwimmende Material respektive der Schaum besonders effizient und mit geringem Flüssigkeitsverlust aus dem Behälter befördert werden. Gleichzeitig wird mit dem Überlauf ein konstantes Flüssigkeitsniveau im Behälter ermöglicht, so dass die Abstreifvorrichtung während des Verfahrens in konstanter Höhe gehalten werden kann. Damit kann das Wasserniveau unabhängig von, zum Beispiel durch eine Mischvorrichtung oder dergleichen verursachten Wellen, konstant gehalten werden. Gesamthaft wird damit eine Vorrichtung geschaffen, mit welcher das aufschwimmende Material besonders effizient von der Flüssigkeit abgetragen werden kann. Dem Fachmann ist klar, dass dazu der Behälter vorzugsweise mit einer Flüssigkeitszufuhr versehen werden kann, um das Flüssigkeitsniveau zu halten.

[0011] Die Vorrichtung zum Abtrennen von einem, auf einer Flüssigkeitsoberfläche einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum, umfasset einen Behälter mit einer ersten Behälterwand, wobei die erste Behälterwand einen Überlauf umfasst.

[0012] Weiter umfasst die Vorrichtung vorzugsweise eine Durchmischungsvorrichtung zum Durchmischen der Flüssigkeit. Die Durchmischungsvorrichtung kann einen Mischer, zum Beispiel einen Schaufelmischer, einen Einwellenmischer, einen Orbitalmischer, einen Mehrwellenmischer, einen Wirbelschichtmischer, einen Gasstrahl- oder Flüssigkeitsstrahlmischer oder dergleichen umfassen. Grundsätzlich kann die Durchmischungsvorrichtung auch ein Rührwerk umfassen. Die Durchmischungsvorrichtung ist vorzugsweise im Behälter angeordnet, so dass die sich im Behälter befindende Flüssigkeit durchmischt werden kann.

[0013] In Varianten kann auf die Durchmischungsvorrichtung auch verzichtet werden. In diesem Fall kann der Behälter zum Beispiel als Absetztank vorgesehen sein. Das zu reinigende oder aufzubereitende Gut kann in einem vorgelagerten Schritt mit der Flüssigkeit vermengt und anschliessend in den Behälter überführt werden kann.

[0014] In weiteren Varianten kann der Behälter mit dem Überlauf und der Abstreifvorrichtung als letzter Behälter einer Kaskade angeordnet sein, bei welcher in vorgelagerten Behältern jeweils der Schaum über eine Abstreifvorrichtung in den nächsten Behälter überführt wird. Die vorgelagerten Behälter müssen nicht zwingen einen Überlauf umfassen, so dass der jeweils nachfolgende Behälter in der Kaskade mit Flüssigkeit des vorangehenden Behälters gespiesen wird. Anderseits können auch mehrere Behälter der Kaskade (d.h. nicht nur der letzte Behälter) mit einem Überlauf ausgestattet sein. Weiter können auch mehrere der Behälter mit einer Durchmischungsvorrichtung ausgestattet sein (d.h. nicht nur der erste). Die Kaskade hat den Vorteil, dass der Schaum von zum Beispiel Schwebstoffen, welche eine höhere Dichte als die Flüssigkeit aufweisen (Sand und dergleichen) durch Absetzten gereinigt werden kann. Bei einer Aufbereitung von asphalthaltigem Material, bei welchem das Asphalt über den Schaum abgetrennt wird, kann damit Asphalt mit besonders hoher Reinheit erreicht werden. Es ist grundsätzlich möglich, in den Behältern der Kaskade unterschiedliche Flüssigkeiten, unterschiedliche physikalische Bedingungen (Temperatur, Dichte) und/oder chemische Bedingungen (Reagenzien, pH, Oberflächenspannung etc.) vorzusehen, um die Schaumabtrennung effizient zu gestalten.

[0015] Die Vorrichtung umfasst weiter eine Abstreifvorrichtung zum Abstreifen des Schaums von der Flüssigkeit. Die Abstreifvorrichtung kann als Förderbandabstreifer ausgebildet sein, bei welcher ein Förderband mit quer zur Bewegungsrichtung angeordneten Lamellen ausgestattet ist, wobei Lamellen an der Unterseite des Förderbands, durch die Bewegung des Förderbands, den Schaum von der Flüssigkeit abstreifen. Weiter kann die Abstreifvorrichtung auch als rotierender Abstreifarm ausgebildet sein. Dem Fachmann sind weitere Varianten bekannt.

[0016] Über die Abstreiframpe wird mit der Abstreifvorrichtung der Schaum aus der Flüssigkeit ausgetragen. Dazu ist die Abstreiframpe derart angeordnet, dass die Abstreifvorrichtung den Schaum über die Abstreiframpe von der Flüssigkeitsoberfläche über die erste Behälterwand aus dem Behälter hinaus befördern kann.

[0017] Vorzugsweise ist die Abstreiframpe derart angeordnet, dass ein erstes Ende innerhalb des Behälters, unterhalb des Überlaufs angeordnet ist. Damit taucht das erste Ende im Betrieb der Vorrichtung in die Flüssigkeit hinein, womit der Schaum besonders effektiv von der Flüssigkeitsoberfläche abgetragen werde kann. Je nach Höhe der durch die Durchmischungsvorrichtung verursachten Wellen, kann die Eintauchtiefe derart angepasst werden, dass das erste Ende der Abstreiframpe jeweils innerhalb der Flüssigkeit liegt. Dies kann zum Beispiel durch eine Neigung der Rampe erreicht werden. Vorzugsweise liegt das erste Ende der Abstreiframpe zwischen 1 cm und 100 cm, besonders bevorzugt zwischen 2 cm und 50 cm, insbesondere bevorzugt zwischen 5 cm und 25 cm unterhalb des Überlaufs. In Varianten kann die Abstreiframpe auch mehr als 100 cm unterhalb des Überlaufs angeordnet sein.

[0018] Die Abstreiframpe ist über die erste Behälterwand geführt, so dass der Schaum aus dem Behälter ausgetragen werden kann. Die maximale Höhe der Abstreiframpe kann damit grundsätzlich auf der Höhe des Überlaufs liegen. Vorzugsweise liegt die Abstreiframpe im Bereich der Behälterwand jedoch vorzugsweise höher als der Überlauf. Damit kann ein übermässiges Austreten der Flüssigkeit über die Abstreiframpe vermieden werden. Bevorzugt ist die Abstreiframpe im Bereich der Behälterwand, insbesondere des Überlaufs zwischen 1 cm und 100 cm, vorzugsweise zwischen 10 cm und 50 cm oberhalb des Überlaufs angeordnet. Die Höhe über dem Überlauf kann auch grösser als 100 cm sein. Besonders bevorzugt wird die Höhe des Überlaufs in Abhängigkeit der durch die Durchmischungsvorrichtung verursachten Wellen derart angepasst, dass die Wellen nicht über den höchsten Punkt der Abstreiframpe ragen. Damit kann ein Austreten der Flüssigkeit über die Abstreiframpe aus dem Behälter vermindert werden.

[0019] Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung weiter eine Rückführeinrichtung, insbesondere eine Fluidpumpe, womit im Betrieb eine über den Überlauf überlaufenen Flüssigkeit, insbesondere kontinuierlich, in den Behälter zurückgeführt werden kann. Damit wird ein Flüssigkeitsverlust gering gehalten. Damit muss dem System im Betrieb weniger Flüssigkeit nachgeführt werden. Dies wiederum hat zur Folge, dass, im Falle einer Beheizung der Flüssigkeit, Energie gespart, sowie im Falle eines Einsatzes von Reagenzien in der Flüssigkeit, ebendiese auch eingespart werden können. Insgesamt wird damit ein ökonomisches und ökologisches Verfahren zum Abtrennen von Schaum von einer Flüssigkeitsoberfläche ermöglicht. Die Rückführeinrichtung umfasst vorzugsweise eine Pumpe, insbesondere zum Beispiel eine Tauchpumpe, womit die überlaufende Flüssigkeit zurück in den Behälter gepumpt werden kann. In Varianten kann auf die Rückführeinrichtung auch verzichtet werden.

[0020] Bevorzugt umfasst der Behälter einen Sensor zur Ermittlung eines Volumenstroms der im Betrieb über den Überlauf überlaufenden Flüssigkeit, wobei die Rückführeinrichtung anhand des Sensors derart steuerbar ist, dass ein Pegel der Flüssigkeitsoberfläche konstant gehalten werden kann. In Varianten kann auf den Sensor auch verzichtet werden. Die Rückführeinrichtung kann auch kontinuierlich, vorzugsweise mit einem Überschuss an Flüssigkeit, betrieben werden. Damit kann der Pegel der Flüssigkeitsoberfläche in einfacher Weise konstant gehalten werden. In Varianten kann auf die Rückführeinrichtung auch verzichtet werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Einrichtung vorgesehen sein, um dem Behälter Flüssigkeit zuzuführen.

[0021] Vorzugsweise umfasst der Behälter eine primäre Heizeinrichtung zum Beheizen der Flüssigkeit im Behälter. In Varianten oder zusätzlich kann statt einer primären Heizeinrichtung auch eine periphere Heizeinrichtung vorgesehen sein, insbesondere kann die Rückführeinrichtung eine solche periphere Heizeinrichtung umfassen.

[0022] Vorzugsweise umfasst die Rückführeinrichtung eine Heizvorrichtung, womit die übergelaufene Flüssigkeit beheizt werden kann. Damit kann einerseits die Flüssigkeitstemperatur im Behälter aufrecht erhalten werden. Vorzugsweise dient die Heizvorrichtung als Ergänzung für eine primäre Heizeinrichtung des Behälters. Weiter kann die Rückführeinrichtung mit der Heizvorrichtung auch die Funktion eines Durchlauferhitzers übernehmen, welcher die Flüssigkeit im Behälter heizt, so dass auf die primäre Heizeinrichtung des Behälters verzichtet werden kann. In Varianten kann auf die Heizvorrichtung der Rückführeinrichtung auch verzichtet werden.

[0023] Bevorzugt umfasst die Rückführeinrichtung eine Eintragungseinrichtung zum Eintragen eines Reagenzes in die übergelaufene Flüssigkeit und insbesondere eine bezüglich einer Strömungsrichtung nach der Eintragungseinrichtung angeordnete Mischeinrichtung zum Durchmischen der übergelaufenen Flüssigkeit. Damit kann sowohl initial als auch währen des laufenden Betriebs ein Reagenz in einfacher und effizienter Weise zugesetzt werden. Als Reagenzien können unterschiedliche Stoffe eingesetzt werden, insbesondere zum Beispiel Oxidationsmittel, Säuren, Basen, Fällungs- respektive Flockungsmittel, Schaumbildner etc. Die Aufzählung ist nicht abschliessend. Insbesondere im Zusammenhang mit der Mischeinrichtung kann damit ein Reagenz besonders effizient der Flüssigkeit des Behälters verteilt werden. In Varianten kann die Eintragungsvorrichtung auch unabhängig von der Rückführeinrichtung ausgebildet sein. Weiter kann auf die Eintragungsvorrichtung auch verzichtet werden.

[0024] Vorzugsweise ist eine Höhe des Überlaufs des Behälters einstellbar. Damit kann der Überlauf einer durch die Durchmischungsvorrichtung verursachten Wellenbewegung angepasst werden. Zum Beispiel kann bei einer starken Durchmischung der Flüssigkeit damit der Überlauf entsprechend erhöht werden, um den Abfluss der Flüssigkeit zu verringern. In Varianten kann auf die Einstellbarkeit des Überlaufs auch verzichtet werden.

[0025] Bevorzugt umfasst der Behälter eine zweite Behälterwand, welche ausserhalb der ersten Behälterwand angeordnet ist, wobei die Abstreiframpe derart angeordnet ist, dass die Abstreifvorrichtung den Schaum über die Abstreiframpe von der Flüssigkeitsoberfläche über die erste Behälterwand und die zweite Behälterwand aus dem Behälter hinaus befördern kann. Die zweite Behälterwand umschliesst vorzugsweise die erste Behälterwand, so dass die erste Behälterwand innerhalb der zweite Behälterwand zu liegen kommt. Dabei ist eine Höhe der ersten Behälterwand vorzugsweise höher als eine Höhe der zweiten Behälterwand. Anderseits kann prinzipiell die zweite Behälterwand auch höher als die erste Behälterwand sein. Die zweite Behälterwand kann auch lediglich im Bereich des Überlaufs angeordnet sein. In Varianten kann auf die zweite Behälterwand auch verzichtet werden. Im Bereich des Überlaufs kann in diesem Fall ein separates Gebinde positioniert sein, in welches die überlaufende Flüssigkeit fliessen kann.

[0026] Bevorzugt ist der Überlauf derart angeordnet, dass die überlaufende Flüssigkeit über die erste Behälterwand zwischen die erste Behälterwand und die zweite Behälterwand fliessen kann. In Varianten kann der Überlauf auch derart angeordnet sein, dass die überlaufende Flüssigkeit in ein separates Gebinde fliessen kann.

[0027] Vorzugsweise durchbricht eine Rührwerkswelle und/oder ein Rührwerkswellenlager, insbesondere eine Rührwerkswelle und/oder ein Rührwerkswellenlager der Durchmischungsvorrichtung, die erste Behälterwand. Damit umfasst vorzugsweise die Durchmischungsvorrichtung eine Rührwerkswelle, welche horizontal gelagert ist. Damit wird eine optimale Umwälzung von Feststoffmaterial erreicht, womit der Feststoff besonders optimal aufbereiten, zum Beispiel gereinigt werden kann. Die Lagerung der Rührwerkswelle in der Durchbrechung der ersten Behälterwand führt zu einem besonders einfach aufgebauten Reaktor für die Schaumabtrennung und insbesondere für die Aufbereitung von Feststoffen. In Varianten kann die Durchmischungsvorrichtung auch derart ausgebildet und angeordnet sein, dass keine Durchbrechung der ersten Behälterwand notwendig ist.

[0028] Die Rührwerkswelle ist vorzugsweise in einem Bereich zwischen der ersten Behälterwand und der zweiten Behälterwand mit einem Antriebsmotor der Durchmischungsvorrichtung antreibbar gekoppelt. Der Antriebsmotor ist dabei insbesondere bevorzugt vertikal oberhalb der Rührwerkswelle angeordnet. Die Rührwerkswelle befindet sich vorzugsweise vollständig innerhalb der zweiten Behälterwand. Damit durchbricht die Rührwerkswelle die zweite Behälterwand vorzugsweise nicht. Diese Anordnung der Rührwerkswelle hat den Vorteil, dass Flüssigkeit, welche im Bereich der Rührwerkswelle, insbesondere bei einem Lager der Rührwerkswelle austritt, im Zwischenraum zwischen der ersten Behälterwand und der zweiten Behälterwand aufgefangen werden kann. Weiter kann im Verfahren der Zwischenraum zwischen der ersten Behälterwand und der zweiten Behälterwand mit der Flüssigkeit gefüllt werden, womit ein hydrostatischer Gegendruck im Bereich des Lagers der Rührwerkswelle erzeugt werden kann, um einen Austritt der Flüssigkeit bei der Rührwerkswelle zu vermeiden oder zumindest zu vermindern. Damit eine Belastung der Rührwerkswelle während des Betriebs durch Partikel des aufzubereitenden Materials vermindert werden, womit wiederum die Lager der Rührwerkswelle und die Rührwerkswelle selbst geschont werden können. Der Antriebsmotor ist vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht, oberhalb der Rührwerkswelle angeordnet. Im Betrieb, insbesondere wenn zwischen der ersten Behälterwand und der zweiten Behälterwand der Flüssigkeitspegel oberhalb der Rührwerkswelle befindet, liegt damit der Antriebsmotor vorzugsweise oberhalb des Flüssigkeitspegel. Der Antriebsmotor ist vorzugsweise über Kopplungsmittel mit der Rührwerkswelle gekoppelt. Die Kopplungsmittel sind vorzugsweise als Getriebe, als Antriebsriemen, als Antriebskette oder dergleichen ausgebildet. In Varianten kann der Antriebsmotor auch direkt mit der Rührwerkswelle antreibbar gekoppelt sein, wobei die Rührwerkswelle koaxial mit einer Antriebswelle des Antriebsmotors gekoppelt sein kann.

[0029] In einem Verfahren zum Abtrennen von einem, auf einer Flüssigkeitsoberfläche einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum wird typischerweise ein Feststoff und eine Flüssigkeit in den Behälter gefüllt. Die Durchmischungsvorrichtung durchmischt den Feststoff und die Flüssigkeit, womit eine auf der Flüssigkeitsoberfläche aufschwimmende Fraktion, insbesondere ein Schaum erzeugt wird. Mit der Abstreifvorrichtung wird der Schaum nun, vorzugsweise kontinuierlich, über die Abstreiframpe aus dem Behälter hinaus befördert. Dazu ragt die Abstreiframpe mit einem ersten Ende in die Flüssigkeit hinein. Die Abstreiframpe führt über die erste Behälterwand und, sofern vorhanden, über die zweite Behälterwand hinaus.

[0030] Vorzugsweise werden eine Flüssigkeit und ein mit einem abzutrennenden Stoff kontaminiertes Material mit einem Reagenz zur Bildung eines den abzutrennenden Stoff enthaltenden Schaumes in den Behälter gegeben und wobei der den abzutrennenden Stoff enthaltende Schaum mit der Abstreifvorrichtung abgestreift wird. Damit wird ein Verfahren geschaffen, mit welchem kontaminiertes Material gereinigt werden kann. Statt des kontaminierten Materials kann das Verfahren auch zur Aufbereitung eines Rohstoffes oder zur Trennung von Rohstoffen oder Recycling-Produkten eingesetzt werden. Das Verfahren kann zur Reinigung von Rohstoffe wie Gesteine, Erze, Kohle, etc. eingesetzt werden. Weiter kann das Verfahren im Bereich von Kläranlagen zur Aufbereitung von verunreinigtem Wasser etc. eingesetzt werden. Dem Fachmann sind weitere Einsatzgebiete, insbesondere in der Lebensmittelindustrie, Pharmaindustrie etc. bekannt.

[0031] Vorzugsweise umfasst das kontaminierte Material Bodenmaterial, wobei der abzutrennende Stoff insbesondere Kohlenwasserstoffe, PAK (polyaromatische Kohlewasserstoffe), PFAS (Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen), bituminöses Material und/oder Schwermetalle umfasst. Das kontaminierte Bodenmaterial umfasst damit zum Beispiel Humus, Sand, Gesteine, Mischungen davon etc.

[0032] Im Verfahren wird bevorzugt das kontaminierte Bodenmaterial im Behälter mit Wasser versetzt, um den respektive die abzutrennenden Stoffe als Schaum mit der Abstreifvorrichtung von der Wasseroberfläche abzutragen. Um die Abtrennung der Stoffe zu unterstützen können unterschiedliche Reagenzien eingesetzt werden, welche einerseits auf die Abtrennung des Stoffes vom Trägermaterial (z.B. PAK vom Gestein) und anderseits auf die Flotation des abgebtrennten Stoffes (gasbildende Reagenzien) gerichtet sind. Solche Reagenzien können zum Beispiel Säuren, Basen, Salze, Peroxide, organische Lösemittel etc. umfassen. Insbesondere können zum Beispiel Bicarbonate und/oder Wasserstoffperoxid vorgesehen sein. Dem Fachmann sind aber auch andere geeignete Reagenzien bekannt, welche insbesondere in Abhängigkeit des abzutrennenden Stoffes und des Trägermaterials ausgewählt werden können.

[0033] Bevorzugt umfasst das kontaminierte Material Strassenabbruchmaterial mit einem bitumenhaltigen Anteil, wobei der abzutrennende Stoff zumindest einen Teil des bitumenhaltigen Anteils umfasst. Der bitumenhaltige Strassenbelag setzt sich typischerweise aus einer obersten Deckschicht, welche die Fahrbahnoberfläche bildet, einer Binderschicht, einer Tragschicht und einer Fundationsschicht zusammen. Der bitumenhaltige Strassenbelag umfasst unter anderem bituminöses Material, Splitt, Sand, Filler respektive Bindemittel.

[0034] Im Verfahren wird bevorzugt das Strassenabbruchmaterial im Behälter mit Wasser versetzt, um zumindest einen Teil des bituminösen Materials als Schaum mit der Abstreifvorrichtung von der Wasseroberfläche abzutragen. Um die Abtrennung der Stoffe zu unterstützen können unterschiedliche Reagenzien eingesetzt werden, welche einerseits auf die Abtrennung des bituminösen Materials vom Trägermaterial (insbesondere vom Splitt, Sand, Filler) und anderseits auf die Flotation des abgetrennten bituminösen Materials gerichtet sind. Solche Reagenzien können zum Beispiel Säuren, Basen, Salze, Peroxide, organische Lösemittel etc. umfassen. Insbesondere können zum Beispiel Bicarbonate und/oder Wasserstoffperoxid vorgesehen sein. Die letztgenannten Stoffe haben in Versuchen zu einer besonders effizienten und effektiven Abtrennung des bituminösen Materials geführt. Dem Fachmann sind aber auch andere geeignete Reagenzien bekannt, welche insbesondere in Abhängigkeit des abzutrennenden Stoffes und des Trägermaterials ausgewählt werden können.

[0035] In Varianten kann das kontaminierte Material aber auch andere Materialien, insbesondere alle möglichen Sorten von Bauschutt, Dachpappe etc. umfassen. Weiter können die Materialien auch Sekundärrohstoffe umfassen, welche zur Wiederverwendung mit der erfindungsgemässen Vorrichtung aufbereitet, zum Beispiel gereinigt oder aufgetrennt werden können. Dem Fachmann ist eine Vielzahl an Materialien bekannt, welche mit der erfindungsgemässen Vorrichtung aufbereitet und/oder gereinigt werden können.

[0036] Vorzugsweise umfasst der Abzutrennende Stoff Partikel in der Flüssigkeit, welche einen grössten Durchmesser von weniger als 120 µm, vorzugsweise weniger als 60 µm, insbesondere bevorzugt kleiner als 40 µm aufweisen, wobei die Partikel insbesondere als Schwebpartikel respektive Schwebstoffe in der Flüssigkeit vorliegen und die Flüssigkeit insbesondere als Hauptbestandteil Wasser umfasst. Damit kann mit dem Verfahren eine Flüssigkeit von Schwebstoffen befreit werden, welche insbesondere nur schwer absetzbar sind. Im Verfahren werden die Schwebstoffe respektive Schwebpartikel mittels Gasblasen an die Flüssigkeitsoberfläche transportiert, so dass die Schwebstoffe in einem auf der Flüssigkeitsoberfläche aufschwimmenden Material, insbesondere einem Schaum von der Flüssigkeit abgetrennt werden können.

[0037] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird dazu der Schaum, welcher die Schwebstoffe enthält, mit einem Peroxid und ggf. Wärme erzeugt. Weiter kann der Schaum mit einem Peroxid und FeCl3, Bikarbonaten etc. erzeugt werden. Weiter kann der Schaum durch das Eintragen von Gasblasen, insbesondere von Luft, CO2, Sauerstoff etc. erreicht werden. Die Schaumbildung und kann dabei z.B. durch den Einsatz von Tensiden (Seife, insbesondere anionische, kationische, amphotere, nichtionische Tenside) erreicht werden. Dazu kann wahlweise ein Mischer, insbesondere ein Druck-, Gas- oder Wasserstrahlmischer, eingesetzt werden. Auf den Mischer kann auch verzichtet werden.

[0038] Durch das Abstreifen des auf der Flüssigkeitsoberfläche erzeugten Schaums kann der Anteil an Schwebestoffen in der Flüssigkeit reduziert werden. Die Flüssigkeit, insbesondere das Wasser, kann wie oben beschrieben im Kreislauf zirkulieren, um den Wasserspiegel in konstanter Höhe zu halten.

[0039] Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0040] Die zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels verwendeten Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Abtrennen von einem auf einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum; Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Abtrennen von einem auf einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum; Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer dritten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Abtrennen von einem auf einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum; und Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht eines Behälters mit einer ersten Behälterwand und einer zweiten Behälterwand, sowie einer Durch mischungsvorrichtung.

[0041] Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Wege zur Ausführung der Erfindung

[0042] Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zum Abtrennen von einem auf einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum. Die Vorrichtung umfasst einen Behälter 100, in welchem als Durchmischungsvorrichtung zwei koaxial angeordnete Mischwerke 101 angeordnet sind. Der Behälter 100 umfasst einen Überlauf 102, über welcher eine Abstreiframpe 103 angeordnet ist. Die Abstreiframpe 103 muss nicht zwingend am selben Ort angeordnet sein, wie der Überlauf 102. Unterhalb des Überlaufs 102 ist ein Trichter 110 vorgesehen, welcher die überlaufende Flüssigkeit aufnimmt und über eine Leitung 111 in ein Auffanggefäss 112 leitet. Von diesem Auffanggefäss 112 führt eine Leitung 113 zurück in den Behälter 100. Die Leitung 113 umfasst eine Pumpe 114 (welche auch als Tauchpumpe in dem Auffanggefäss 112 angeordnet sein kann), welche die übergelaufene Flüssigkeit zurück in den Behälter 100 pumpt. Der Behälter 100 umfasst weiter eine Abstreifvorrichtung, mit einem Förderband 120 und einem daran angeordneten Streifelement 121. Damit kann der aufschwimmende Schaum von der Flüssigkeitsoberfläche in Richtung der Abstreiframpe 103 abgeführt werden.

[0043] Durch das Abstreifen sowie durch die Mischwerke 101 werden Wellen verursacht, welche zu einem Überschwappen der Flüssigkeit über den Überlauf führt. Damit wird grundsätzlich das Flüssigkeitsniveau verringert, womit der Abstreifvorgang unterbrochen werden könnte. Dadurch, dass die übergelaufene Flüssigkeit in den Behälter 100 zurückgeführt wird, kann das Niveau der Flüssigkeit konstant gehalten werden, womit mit der Abstreifvorrichtung wirksam der Schaum von der Flüssigkeitsoberfläche abgestreift werden kann.

[0044] Die Vorrichtung 1 umfasst im Behälter 100 und/oder im Auffanggefäss 112 einen Niveausensor (nicht dargestellt), womit ein Flüssigkeitsniveau überwacht werden kann. Anhand der Daten des Niveausensors kann die Pumpe 114 gesteuert werden. In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Überlauf einen Durchflussmesser, welcher die Menge der überlaufenden Flüssigkeit misst. Der Durchflusssensor kann zum Beispiel in der Leitung 111 angeordnet sein. Anhand der Daten des Durchflussmessers kann die Pumpe 114 gesteuert werden.

[0045] Die Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung 2 zum Abtrennen von einem auf einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum. Diese Vorrichtung 2 ist als Kaskade ausgebildet. In einem ersten Behälter 200 ist ein Orbitalrührwerk 201 angeordnet. Der erste Behälter 200 umfasst eine Abstreiframpe 203, über welche ein aufschwimmender Schaum mit der ersten Abstreifvorrichtung, umfassend ein Förderband 220 und einem daran angeordneten Streifelement 221, abgestreift wird. Der abgestreifte Schaum und überfliessendes Wasser gelangt in einen zweiten Behälter 230. Dieser umfasst vorliegend keine Durchmischungsvorrichtung, sondern fungiert vorliegend als Absetztank, um Sand und dergleichen vom Schaum abzutrennen. In einer weiteren Variante kann der zweite Behälter 230 jedoch ebenfalls eine Durchmischungsvorrichtung umfassen. Der zweite Behälter 230 umfasst einen Überlauf 232 und eine Abstreiframpe 233. Mit der zweiten Abstreifvorrichtung, umfassend ein Förderband 260 und einem daran angeordneten Streifelement 261 wird der im zweiten Behälter 230 aufschwimmende Schaum über die Abstreiframpe 233 abgestreift, während die überschwappende Flüssigkeit über den Überlauf 232 über einen Trichter 240 und eine Leitung 241 in einem Behälter 242 gesammelt wird. Die übergelaufene Flüssigkeit wird über die Leitung 243 und eine Pumpe 244 in einen Sammelbehälter 245 überführt - stattdessen kann die Flüssigkeit auch direkt in den ersten Behälter gepumpt werden. Im Sammelbehälter 245 kann die Flüssigkeit bearbeitet werden, zum Beispiel mit einem Reagenz versetzt, aufgeheizt, filtriert oder anderweitig bearbeitet werden. Vom Sammelbehälter 245 wird die Flüssigkeit dem ersten Behälter 200 zugeführt, um den Kreislauf wieder zu schliessen.

[0046] Die Vorrichtung 2 umfasst im Behälter 200 und ggf. auch im Behälter 230 einen Niveausensor (nicht dargestellt), womit ein Flüssigkeitsniveau überwacht werden kann. Anhand der Daten der Niveausensoren respektive der Durchflusssensoren kann die Pumpe 244, ein Flüssigkeitseinlassventil am Sammelbehälter 245, die erste Abstreifvorrichtung und/oder die zweite Abstreifvorrichtung gesteuert werden. Damit können konstante Flüssigkeitsniveaus in dem ersten Behälter 200 und dem zweiten Behälter 230 sichergestellt werden.

[0047] Die Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer dritten Ausführungsform einer Vorrichtung 3 zum Abtrennen von einem auf einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum. Die Vorrichtung 3 ist als mobile Vorrichtung ausgebildet und weist vorliegend den Grundaufbau eines Fahrmischers 330 auf. Der Behälter 300 ist damit in der Art eines Betonmischers ausgebildet und rotiert um seine Rotationsachse. An den Behälter 300 ist anschliessend ein Behälterfortsatz 301 angeordnet, welcher nicht mit dem Behälter 300 mit dreht. Der Behälterfortsatz 301 umfasst eine Abstreifvorrichtung mit einem Förderband 320 und einem daran angeordneten Streifelement 321, sowie einen Überlauf 302 und eine Abstreiframpe 303 - analog zur Vorrichtung 1 der Figur 1.

[0048] In Varianten kann der Behälter 300 auch über eine relativ zum Fahrzeug stationär angebrachte Abstreifvorrichtung ausgebildet sein, welche einen Abstreifarm umfasst, wobei der Abstreifarm horizontal in den Behälter 300 hineinragt. Der Abstreifarm kann derart positioniert sein, dass der aufschwimmende Schaum aufgrund der Rotation des Behälters 300 entlang des Abstreifarms aus dem Behälter 300 nach aussen geführt wird. Der Vortrieb des Schaums über die Abstreiframpe kann durch die Neigung der Abstreiframpe und die Rotationsgeschwindigkeit des Behälters 300 gesteuert werden. Die über den Überlauf austretende Flüssigkeit wird analog zur Vorrichtung 1 über eine Auffangvorrichtung und eine Pumpe in den Behälter 300 zurückgeführt. Dem Fachmann sind weitere Varianten bekannt.

[0049] Die Figur 4 zeigt schliesslich eine schematische Darstellung einer Seitenansicht eines Behälters 400 mit einer ersten Behälterwand 401 und einer zweiten Behälterwand 402, sowie einer Durchmischungsvorrichtung 403. Die zweite Behälterwand 402 umgibt die erste Behälterwand 401 vorliegend vollständig in einem Abstand. Die Durchmischungsvorrichtung 403 ist über eine horizontal angeordnete Welle in der ersten Behälterwand 401 gelagert, so dass die Welle die erste Behälterwand 401 durchbricht. Auf der einen Seite ist die Welle über ein Antriebsriemen 404 mit einem Antriebsmotor 405 verbunden, welcher die Durchmischungsvorrichtung 403 antreibt. Während des Betriebs der Durchmischungsvorrichtung 403 dringt zwischen der Welle und der ersten Behälterwand 401 Flüssigkeit aus. Diese gelangt in den Zwischenraum zwischen der ersten Behälterwand 401 und der zweiten Behälterwand 402. Die Flüssigkeit wird über eine Leitung 410 und eine Pumpe 411 von dem Zwischenraum zurück in den Behälter gepumpt - wobei auf diese Rückführung auch verzichtet werden kann. Mit dieser Ausbildung des Behälters 400 und der Durchmischungsvorrichtung 403 mit der horizontalen Antriebswelle kann ein Flüssigkeitsverlust währen des Betriebs verringert werden. Weiter kann damit die Lager der Welle in der ersten Behälterwand 401 geschont werden, da durch den hydrostatischen Gegendruck ein durchströmen der Flüssigkeit und damit das Durchströmen von abrasiven Partikeln in den Lager, weitgehend unterbunden werden kann.

[0050] Zusammenfassend ist festzustellen, dass erfindungsgemäss eine Vorrichtung zum Abtrennen von einem, auf einer Flüssigkeitsoberfläche aufschwimmendem Schaum geschaffen wird, mit eine besonders effiziente Schaumabtrennung durchführbar ist.

Claims (16)

1. Vorrichtung (1) zum Abtrennen von einem, auf einer Flüssigkeitsoberfläche einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum, umfassend einen Behälter (100) mit einer ersten Behälterwand, wobei die erste Behälterwand einen Überlauf (102) umfasst, sowie vorzugsweise eine Durchmischungsvorrichtung (101) zum Durchmischen der Flüssigkeit und einer Abstreifvorrichtung (120, 121) zum Abstreifen des Schaums von der Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) weiter eine Abstreiframpe (103) umfasst, wobei die Abstreiframpe (103) derart angeordnet ist, dass die Abstreifvorrichtung (120, 121) den Schaum über die Abstreiframpe (103) von der Flüssigkeitsoberfläche über die erste Behälterwand aus dem Behälter (100) hinaus befördern kann.

2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) weiter eine Rückführeinrichtung, insbesondere eine Fluidpumpe (114) umfasst, womit im Betrieb eine über den Überlauf (102) überlaufenen Flüssigkeit, insbesondere kontinuierlich, in den Behälter (100) zurückgeführt werden kann.

3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (100) einen Sensor zur Ermittlung eines Volumenstroms der im Betrieb über den Überlauf (102) überlaufenden Flüssigkeit umfasst, wobei die Rückführeinrichtung anhand des Sensors derart steuerbar ist, dass ein Pegel der Flüssigkeitsoberfläche konstant gehalten werden kann.

4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführeinrichtung eine Heizvorrichtung umfasst, womit die übergelaufene Flüssigkeit beheizt werden kann.

5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführeinrichtung eine Eintragungseinrichtung zum Eintragen eines Reagenzes in die übergelaufene Flüssigkeit und insbesondere eine bezüglich einer Strömungsrichtung nach der Eintragungseinrichtung angeordnete Mischeinrichtung zum Durchmischen der übergelaufenen Flüssigkeit umfasst.

6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Höhe des Überlaufs (102) des Behälters (100) einstellbar ist.

7. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (100) eine zweite Behälterwand umfasst, welche ausserhalb der ersten Behälterwand angeordnet ist, wobei die Abstreiframpe (103) derart angeordnet ist, dass die Abstreifvorrichtung (120, 121) den Schaum über die Abstreiframpe (103) von der Flüssigkeitsoberfläche über die erste Behälterwand und die zweite Behälterwand aus dem Behälter (100) hinaus befördern kann.

8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlauf (102) derart angeordnet ist, dass die Flüssigkeit über die erste Behälterwand zwischen die erste Behälterwand und die zweite Behälterwand fliessen kann.

9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rührwerkswelle und/oder ein Rührwerkswellenlager, insbesondere eine Rührwerkswelle und/oder ein Rührwerkswellenlager der Durchmischungsvorrichtung (101), die erste Behälterwand durchbricht.

10. Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührwerkswelle der Durchmischungsvorrichtung (101) die erste Behälterwand durchbricht und wobei die Rührwerkswelle in einem Bereich zwischen der ersten Behälterwand und der zweiten Behälterwand mit einem Antriebsmotor der Durchmischungsvorrichtung (101) antreibbar gekoppelt ist, wobei der Antriebsmotor insbesondere vertikal oberhalb der Rührwerkswelle angeordnet ist.

11. Verfahren zum Abtrennen von einem, auf einer Flüssigkeitsoberfläche einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum unter Verwendung einer Vorrichtung (1) nach Anspruch 1.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (100) einen Sensor zur Ermittlung eines Volumenstroms der im Betrieb über den Überlauf (102) überlaufenden Flüssigkeit umfasst, wobei eine Rückführeinrichtung zum Rückführen der übergelaufenen Flüssigkeit in den Behälter (100) anhand des Sensors derart gesteuert wird, dass ein Pegel der Flüssigkeitsoberfläche konstant ist.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit und ein mit einem abzutrennenden Stoff kontaminiertes Material mit einem Reagenz zur Bildung eines den abzutrennenden Stoff enthaltenden Schaumes in den Behälter (100) gegeben werden und wobei der den abzutrennenden Stoff enthaltende Schaum mit der Abstreifvorrichtung (120, 121) abgestreift wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das kontaminierte Material Bodenmaterial umfasst und wobei der abzutrennende Stoff insbesondere Kohlenwasserstoffe, PAK, PFAS, bituminöses Material und/oder Schwermetalle umfasst.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das kontaminierte Material Strassenabbruchmaterial mit einem bitumenhaltigen Anteil umfasst und wobei der abzutrennende Stoff zumindest einen Teil des bitumenhaltigen Anteils umfasst.

16. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Abzutrennende Stoff Partikel in der Flüssigkeit umfasst, welche einen grössten Durchmesser von weniger als 120 µm, vorzugsweise weniger als 60 µm, insbesondere bevorzugt kleiner als 40 µm aufweisen, wobei die Partikel insbesondere als Schwebpartikel in der Flüssigkeit vorliegen und die Flüssigkeit insbesondere als Hauptbestandteil Wasser umfasst.