DD258322A3

DD258322A3 - DEVICE FOR SEPARATING NON-MIXED LIQUID FLUIDS PRESENTED WITH SEDIMENTARY COMPONENTS

Info

Publication number: DD258322A3
Application number: DD28775886A
Authority: DD
Inventors: Siegfried Mutschke; Ruediger Wulff
Original assignee: Leipzig Chemieanlagen
Priority date: 1986-03-11
Filing date: 1986-03-11
Publication date: 1988-07-20

Abstract

Das Ziel der Erfindung ist eine kontinuierliche Trennung von mehrphasigen Fluessigkeitsgemischen, die mit sedimentierenden Bestandteilen belastet sind, insbesondere die kontinuierliche Schlammabfuehrung aus der Vorrichtung. Durch eine entsprechende Hoehenstaffelung und Dimensionierung der Abfuehrungsleitungen fuer leichte, schwere Phase und Schlamm wird ein stoerungsfreier, kontinuierlicher Betrieb innerhalb der moeglichen Belastungsgrenzen erreicht.The object of the invention is a continuous separation of multiphase liquid mixtures loaded with sedimenting constituents, in particular the continuous removal of sludge from the apparatus. By a corresponding height graduation and dimensioning of the discharge lines for light, heavy phase and sludge a trouble-free, continuous operation within the possible load limits is achieved.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine kontinuierlich arbeitende und sich selbst regelnde Vorrichtung zur Trennung nicht mischbarer Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte, die Mengen- und Konzentrationsschwankungen unterliegen sowie mit festen, emulsionsartigen oder anderen, zum Absetzen neigenden Bestandteilen belastet sind. Diese Vorrichtung kann angewendet werden im Bereich der Chemischen Technik, in der Abwasseraufbereitung und auch in anderen Gebieten der Technik, wo mehrphasige Flüssigkeitsgemische mit festen Stoffen in Berührung gebracht oder aus diesen abgedampft und kondensiert werden oder wo Ausfällungsprodukte auftreten.The invention relates to a continuously operating and self-regulating device for separating immiscible liquids of different densities, which are subject to fluctuations in quantity and concentration as well as being loaded with solid, emulsion-like or other constituents tending to settle. This device can be used in the field of chemical engineering, in wastewater treatment and also in other fields of technology, where multiphase liquid mixtures are brought into contact with, or evaporated from, and condensed, or where precipitation products occur.

Characteristic of the known technical solutions

Es ist eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Trennung nicht mischbarer Flüssigkeiten (DE-PS 1194821) bekannt, wo die Trennschicht innerhalb eines stehenden Trenngefäßes durch einen in der Höhe verschiebbaren Überlauf der schweren Phase eingestellt wird und der Schwerphasenabzug aus der tiefsten Stelle des konischen Behälterbodens erfolgt. Für Flüssigkeitsgemische mit zum Absetzen neigenden Verunreinigungen ist diese Vorrichtung nicht anwendbar, da sich diese Verunreinigungen in den tiefsten Stellen der Rohrleitung absetzen und den Schwerphasenabzug verstopfen. Zwar könnte man die Strömungsgeschwindigkeit in der Schwerphasenleitung so hoch wählen, daß Ablagerungen vermieden werden, der vom Durchsatz abhängige Strömungswiderstand wäre aber dann im Verhältnis zur Niveaudifferenz Leichtphasenüberlauf/ Schwerphasenüberlaufsogroß, daß damit die Trennschichteinstellung wesentlich beeinflußtwird und das System bei Mengenoder/und Konzentrationsschwankungen funktionsuntüchtig wird.It is a device for the continuous separation of immiscible liquids known (DE-PS 1194821), where the separation layer is adjusted within a standing separation vessel by a height-displaceable overflow of the heavy phase and the Schwerphasenabzug from the lowest point of the conical container bottom. For liquid mixtures with settling prone impurities, this device is not applicable, since these impurities settle in the lowest points of the pipeline and clog the heavy phase withdrawal. While one could choose the flow rate in the heavy phase line to be high enough to avoid deposits, the flow rate dependent flow rate would then be large relative to the level difference light phase overflow / heavy phase overflow, thus significantly affecting the interface layer adjustment and rendering the system inoperative in volume or concentration variations.

Bekannt ist ferner eine Vorrichtung zur Trennung verschmutzter Wasser/Öl-Gemische (DD-PS 87302), wo innerhalb eines stehenden Trenngefäßes die Trennschicht in der Vorklärkammer durch eine Trennschichtregelung eingestellt wird und die durch Sedimentation abgeschiedenen festen Bestandteile am Behälterboden diskontinuierlich abgezogen werden. Nachteilig ist hierbei der diskontinuierliche Schlammaustrag, der nur mit großem Aufwand automatisierbar wäre und dabei stets störanfällig bleibt, ferner der Aufwand für die Trennschichtregelung.Also known is an apparatus for the separation of contaminated water / oil mixtures (DD-PS 87302), where within a standing separation vessel, the separation layer is adjusted in the pre-treatment by a separation layer control and deposited by sedimentation solid constituents are withdrawn discontinuously at the bottom of the container. The disadvantage here is the discontinuous sludge discharge, which would be automated only with great effort and always remains susceptible to interference, also the cost of the interface control.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die Funktionssicherheit der Trennvorrichtung im kontinuierlichen, Durchsatz- und Konzentrationsschwankungen unterworfenem Prozeß zu gewährleisten und die Verstopfungsgefahr zu beseitigen.The aim of the invention is to ensure the reliability of the separator in the continuous, throughput and concentration fluctuations subject process and eliminate the risk of clogging.

Object of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Abführungsleitungen oder/und -einrichtungen für die sich trennenden feststoffhaltigen Flüssigkeitsphasen mit dem Phasentrennbehälter und zueinander so in Verbindung zu bringen, daß die Phasentrennung auch bei Mengenschwankungen der flüssigen Phasen und bei Auftreten von zum Absetzen neigenden Bestandteilen sicher und selbstregelnd erfolgt.The invention has for its object to bring the discharge lines and / or devices for the separating solids-containing liquid phases with the phase separation vessel and each other in such a way that the phase separation even with volume fluctuations of the liquid phases and the occurrence of settling prone components safely and self-regulating.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem vorzugsweise stehenden Behälter mit einem geneigten oder kegelförmigen Boden in an sich bekannter Weise, im oberen Bereich ein Austrittsstutzen für leichte Phase, verbunden mit einer Überlaufkante oder einem Siphon und im mittleren Bereich, etwa in Höhe der vorgesehenen Phasen-Trennschicht ein oder mehrere Eintrittsstutzen für das zu trennende Gemisch vorgesehen sind. Es ist auch möglich, daß der oder die Eintrittsstutzen oben oder unten am Behälter angeordnet sind und innerhalb des Behälters bis etwa in Höhe der Trennschicht verlängert und vorzugsweise mit verteilt angeordneten Durchtrittsöffnungen oder anderen bekannten Verteilervorrichtungen versehen sind. Eine an sich bekannte Abführungsleitung ausreichender Dimensionierung für schwere Phase wird geneigt so installiert, daß der Neigungswinkel kleiner ist als Rutschwinkel der sedimentierenden Bestandteile und die Austrittsöffnung im horizontalem Schnitt ausgeführt ist, so daß die Ebeneder Überlaufkante für die schwere Phase und die Ebene der Überlaufkante für die leichte Phase eine Höhendifferenz ΔΗ ergibt, die nach den Dichten der Phasen nach bekannten physikalischen Gesetzen festgelegt wird. Eine Schlammabführungsleitung ab tiefsten Punkt des Trennbehälters wird so geführt, daß der Auslauf mit einer bestimmten Höhendifferenz Ah unterhalb des Schwerphasenspiegels liegt. Die Höhendifferenz Ah wird dabei nach den bekannten physikalischen Gesetzen so festgelegt, daß die Strömungsgeschwindigkeit in der Schlammleitung größer ist als die Sinkgeschwindigkeit der Schlammpartikel. Die Dimensionierung richtet sich dabei nach der maximal zu erwartenden Schlammenge.According to the invention, the object is achieved in that in a preferably stationary container with a sloping or conical bottom in a conventional manner, in the upper part of an outlet nozzle for light phase, connected to an overflow edge or a siphon and in the central region, approximately at the level of provided phase separation layer one or more inlet connection for the mixture to be separated are provided. It is also possible that the one or more inlet ports are arranged at the top or bottom of the container and extended within the container to about the level of the separation layer and are preferably provided with distributed arranged through openings or other known distribution devices. A known discharge line of sufficient dimension for heavy phase is inclined installed so that the angle of inclination is smaller than slip angle of sedimenting components and the outlet opening is executed in a horizontal section, so that the plane of the overflow edge for the heavy phase and the level of the overflow edge for the light phase gives a height difference ΔΗ, which is determined according to the densities of the phases according to known physical laws. A sludge discharge line from the lowest point of the separation vessel is guided so that the outlet with a certain height difference Ah is below the heavy phase mirror. The height difference Ah is determined according to the known physical laws so that the flow velocity in the mud line is greater than the rate of descent of the sludge particles. The dimensioning depends on the maximum expected amount of sludge.

Wenn schwere Phase und Schlamm zusammen aufgearbeitet Werden sollen, können Schwerphasenablauf und Schlammablauf in einem Überlaufgefäß zusammengeführt werden.If heavy phase and sludge are to be worked up together, heavy phase effluent and sludge discharge can be combined in an overflow vessel.

Statt Überlauf kanten und Überlaufgefäße können auch Syphons oder andere zur Einstellung eines Flüssigkeitsstandes geeignete Einrichtungen zur Anwendung kommen. Das zu trennende Gemisch wird über den Eintrittsstutzen in den Behälter eingebracht und dort möglichstturbulenzarm etwa in Höhe derTrennschicht verteilt. Unter dem Einfluß der Schwerkraft und gegebenenfalls auch unterstützt durch koaleszenzfördemde oder emulsionsbrechende Maßnahmen, die nicht Gegenstand der Erfindung sind, erfolgt die Trennung in eine geklärte leichte und eine mit sedimentierenden Bestandteilen belastete, schwere Phase. DurchInstead of overflow edges and overflow vessels and siphons or other suitable for adjusting a liquid level facilities can be used. The mixture to be separated is introduced into the container via the inlet connection and there distributed as low as possible turbulence approximately at the level of the separating layer. Under the influence of gravity and optionally also supported by koaleszenzfördemde or emulsion-breaking measures, which are not the subject of the invention, the separation is carried out in a clarified light and loaded with sedimenting constituents, heavy phase. By

und können über die Schlammleitung abgezogen werden. In Abhängigkeit von der Differenz der Überlaufkanten Ah von dem Kanal für schwere Phase und dem Schlammrohr im Überlaufgefäß, vom Querschnitt und Länge der Schlammleitung und von derfeststoffgehaltabhängigen Dichteerhöhung strömt in der Schlammleitung stets eine gleichbleibende und ausreichende Schwerphasenmenge und sorgt für einen kontinuierlichen Transport der sedimentierenden Bestandteile und vermeidet schließlich Ablagerungen im unteren Behälterbereich, welche den kontinuierlichen Betrieb stören würden. Der größere, bei Belastungsschwankungen entsprechend wechselnde Anteil schwere Phase, fließt bei vernachlässigbaren Strömungswiderständen durch den Kanal für geklärte schwere Phase zum Schwerphasenüberlaufgefäß oder -siphon. Damit stellt sich die Lage derTrennschicht, festgelegt durch die Niveaudifferenz vom Leichtphasenüberlauf und Schwerphasenüberlaufkante AH belastungsünabhängig ein; lediglich bei Unterschreitung einer durch die Kapazität des Schlammrohres festgelegten Schwerphasenmindestmenge tritt ein begrenzter Abfall der Trennschicht ein, da dann das Überlaufen von geklärter schwerer Phase aufhört und neben dem statischen Druck der Schlammleitung auch deren strömungsbedingter Druckabfall dem statischen Druck beider Phasen im Trennbehälter das Gleichgewicht hält und jetzt die Trennschichtlage festlegtand can be withdrawn via the sludge line. Depending on the difference of the overflow edges Ah from the heavy phase channel and the mud tube in the overflow vessel, the cross section and length of the mud line and the solids content dependent density increase, a consistent and sufficient amount of heavy phase always flows in the mud line and provides for continuous transport of the sedimenting components and eventually avoids deposits in the lower tank area, which would disturb the continuous operation. The larger, corresponding to heavy load fluctuations fluctuating proportion of heavy phase flows with negligible flow resistance through the channel for clarified heavy phase to Schwerphasenüberlaufgefäß or siphon. Thus, the position of the separation layer determined by the level difference of the light phase overflow and the heavy phase overflow edge AH adjusts depending on the load; only falls below a specified by the capacity of the sludge tube Schwerphasenmindestmenge enters a limited drop of the separation layer, since then the overflow of clarified heavy phase stops and in addition to the static pressure of the sludge line and the flow-related pressure drop keeps the static pressure of both phases in the separation tank in balance and now determines the release layer

Im Fall ausbleibender schwerer Phase verschiebt sich damit die Lage der Trennschicht um eine Höhe h mit: In the case of a lack of heavy phase shifts so that the position of the separation layer by a height h with:

I_n _ äJL· 3 = leichte PhaseI _n _JJ * 3 = light phase

¹ ~ ~22 Sp ⁼ schwere- Phase ¹ ~ 22 ~ Sp ⁼ heavy phase

Durch entsprechend tiefe Anordnung des Abzugskanales für geklärte schwere Phase ist ein Durchschlagen der Trennschicht auszuschließen. Meist wird es möglich sein, die Mindestmenge so festzulegen, daß diese im kontinuierlichen Betrieb nicht unterschritten wird. Sollte aber der Schwerphasenanfall starken Schwankungen unterworfen sein oder zeitweilig aussetzen oder treten relativ hohe Feststoffgehalte auf, kann aus einem Pufferbehälter ein dieser Mindestmenge entsprechender Teil der abgetrennten Schwerphase in den Trennbehälter zurückgeführt werden· und so die konstante Strömung in der Schlammleitung gewährleistet werden.By appropriately deep arrangement of the discharge channel for clarified heavy phase is a strike through the separation layer excluded. It will usually be possible to set the minimum quantity so that it does not fall below this value in continuous operation. However, should the heavy phase attack be subject to strong fluctuations or temporarily suspend or occur relatively high solids content can be recycled from a buffer tank one of this minimum amount corresponding part of the separated heavy phase in the separation vessel · and so the constant flow in the sludge line can be ensured.

embodiment

Die Erfindung soll mit zwei Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert werden. Es zeigenThe invention will be explained with two embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it

Figur 1 eine Ausführung der Vorrichtung mit einem gemeinsamen Überlaufgefäß für geklärte schwere Phase und SchlammFigure 1 shows an embodiment of the device with a common overflow vessel for clarified heavy phase and sludge

sowie mit Schwerphasenrückführung, Figur 2 eine Ausführung mit getrennter Abführung von geklärter schwerer Phase und Schlammand with heavy phase recycling, Figure 2 shows a version with separate discharge of clarified heavy phase and sludge

Beispiel 1 entsprechend Figur 1Example 1 according to FIG. 1

Durch den Eintrittsstutzen 1 gelangt das Gemisch turbulenzarm in das Trenngefäß.3, wo sich unter dem Einfluß der Schwerkraft die zwei flüssigen Phasen trennen. Über die Überlaufkante 5 und Austrittsstutzen 15 wird die leichte Phase abgeführt. Die im Gemisch als Verunreinigung enthaltene feste Phase gelangt vollständig in die schwere Phase und setzt sich dort ebenfalls durch Schwerkrafteinfluß ab.Through the inlet port 1, the mixture passes turbulence poor in the separation vessel .3, where separate under the influence of gravity, the two liquid phases. About the overflow edge 5 and outlet nozzle 15, the light phase is removed. The solid phase contained in the mixture as an impurity passes completely into the heavy phase and settles there also by gravity.

Die nahezu feststofffreie schwere Phase wird durch den geneigten Verbindungskanal 4 abgezogen und laut an der oberen, horizontalen Kante 6 innerhalb des Überlaufgefäßes 7 über. Der Rohrquerschnitt ist so bemessen, daß die Vertikalkomponente der Strömungsgeschwindigkeit die Sedimentationsgeschwindigkeit der Teilchen unterschreitet. Mindestens aber sind durch ausreichenden Querschnitt die Strömungsverluste im Kanal 4 und durch ausreichende Breite der Überlaufkante 6, die strömungsabhängige Wehrüberhöhung so gering zu halten, daß diese insgesamt klein gegenüber der die Trennschicht 8 festlegenden Höhendifferenz ΔΗ der Überlaufkanten für leichte Phase 5 und schwere Phase 6 sind, so daß die Lage der Trennschicht 8 vom Schwerphasenanfall unabhängig bleibt. Vom tiefsten Punkt des Trennbehälters wird über die Schlammleitung 10 eine konstante, den abgeschiedenen Feststoff enthaltende Schwerphasenmenge abgezogen. Die Rohrleitungsdimensionierung und die Höhendifferenz Ah zwischen Austritt geklärte schwere Phase und Austritt Schlamm sind so gewählt, daß die Aufkonzentrierung einen Maximalwert nicht überschreitet und außerdem eine den Feststoffeigenschaften entsprechende Mindestfließgeschwindigkeit eingehalten wird. Diese Leitung endet ebenfalls im Überlaufgefäß 7, da eine getrennte Aufarbeitung der beiden Schwerphasenströme nicht vorgesehen ist und lediglich der störungsfreie Betrieb bezweckt werden soll. Um ein Versetzen des Behälters bei Betriebsunterbrechungen zu verhindern, wurde die Leitung 11 vorgesehen, wobei ein solch großer Teilstrom aus dem nachgeschalteten Schwerphasenpufferbehälter in den Eingangsstutzen 1 des Phasentrennbehälters 3 zurückgeführt wird, daß die erforderliche Strömungsgeschwindigkeit in der Leitung 10 und damit der Schlammabzug in jeder Betriebssituation gewährleistet istThe almost solids-free heavy phase is withdrawn through the inclined connecting channel 4 and loud at the top, horizontal edge 6 within the overflow vessel 7 over. The tube cross-section is dimensioned so that the vertical component of the flow velocity falls below the sedimentation velocity of the particles. But at least the flow losses in the channel 4 and sufficient width of the overflow edge 6 to keep the flow-dependent weir cant so low that they are overall small compared to the separating layer 8 defining height difference ΔΗ the overflow edges for light phase 5 and 6 heavy phase , so that the position of the separating layer 8 remains independent of the heavy phase seizure. From the lowest point of the separation vessel, a constant amount of heavy phase containing the separated solid is withdrawn via the mud line 10. The pipe dimensioning and the height difference Ah between outlet clarified heavy phase and outlet sludge are chosen so that the concentration does not exceed a maximum value and also a minimum flow rate corresponding to the solids properties is maintained. This line also ends in the overflow vessel 7, since a separate processing of the two heavy phase currents is not provided and only the trouble-free operation is to be the object. In order to prevent the container from being displaced in the event of service interruptions, the line 11 was provided, with such a large portion of the downstream heavy-phase buffer tank being returned to the inlet connection 1 of the phase-separation container 3, that the required flow rate in the line 10 and thus the sludge discharge in each operating situation is guaranteed

Beispiel 2 entsprechend Figur 2 Example 2 according to FIG. 2

Zur Steigerung der Effektivität des Klärvorganges innerhalb der schweren Phase ist es zweckdienlich, mehrere Kanäle für geklärte schwere Phase, am Behältermantel beginnend und gleichmäßig über den Umfang verteilt anzuordnen oder der Darstellung entsprechend einem ringförmigen Kanal konzentrisch um das Trenngefäß auszuführen, welcher dann in einer ringförmigen Wehrkante endet. Diese Ausführungsform wird man wählen, wenn extrem niedrige Sedimentationsgeschwindigkeiten vorliegen oder wenn hohe Reinheitsgrade der schweren Phase erzielt werden sollen. Über das zentrale Zuführungsrohr 1 mit den Durchtrittsöffnungen 2 strömt das Gemisch zu und wird turbulenzarm verteilt. Durch den großen Querschnitt des Ringkanals 4 kann eine sehr geringe Aufstiegsgeschwindigkeit der schweren Phase realisiert werden, so daß sich praktisch allesedimentierenden Bestandteile unten sammeln und über die Schlammleitung 10 abgeführt werden.To increase the effectiveness of the clarification process within the heavy phase, it is expedient to arrange several channels for clarified heavy phase, beginning at the container shell and evenly distributed over the circumference or the representation corresponding to an annular channel concentrically around the separation vessel, which then in an annular weir edge ends. This embodiment will be chosen when extremely low sedimentation rates are present or when high levels of heavy phase purities are to be achieved. Via the central feed pipe 1 with the passage openings 2, the mixture flows and is distributed turbulence poor. Due to the large cross section of the annular channel 4, a very low rate of ascent of the heavy phase can be realized, so that virtually all sedimenting components collect below and are discharged through the sludge line 10.

Claims

Claim:

1. Device for separating immiscible, contaminated with sedimenting constituents liquids, consisting of a separation vessel of known design, preferably standing with conical bottom, equipped with an overflow provided outlet nozzle for light phase, characterized in that the medium heavy phase region through a channel (4) larger cross-section with an overflow (6) for clarified heavy phase and the lowest point of the heavy phase region through a channel (10) of small cross-section with a overflow (9) are connected to mud and that the overflow (9) for mud deeper than the overflow ( 6) is arranged for clarified heavy phase.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the connecting channel (4) for clarified heavy phase is inclined or arranged vertically and ends with a horizontal edge (6) preferably within an overflow vessel (7).

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the overflows (4 _r 9) for clarified heavy phase and for sludge in a common overflow vessel (7) are arranged.

4. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that a plurality of overflows (6) for clarified heavy phase through connection channels (4) with the separation vessel (7) are connected.

5. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the connecting channel (4) for clarified heavy phase concentrically surrounds the separation vessel and ends with an annular overflow edge.

6. Apparatus according to claim 1 to 5, characterized in that the inlet nozzle (1) has a return line (11) is connected for heavy phase.