DE102005041934A1

DE102005041934A1 - Öl-Wasser-Trennvorrichtung für ölhaltige Gemische

Info

Publication number: DE102005041934A1
Application number: DE102005041934A
Authority: DE
Inventors: Kenichi Ohtsu Yokota
Original assignee: JYONAN ELECTRIC INDUSTRIAL CORP Ltd UJI; JYONAN ELECTRIC Ind Corp Ltd
Current assignee: Johnan Corp
Priority date: 2005-01-14
Filing date: 2005-09-03
Publication date: 2006-09-14
Also published as: GB2422148A; GB2422148B; US7442293B2; US20060157397A1; GB0519771D0

Abstract

Öladsorbierende Schichten (4) und Füllkörperschichten (5) sind im Innern eines Behandlungsgefäßes (2) abwechselnd aufgeschichtet, die öladsorbierenden Schichten (4) umfassen zehn geschichtete flache Schichten (4a) aus Polypropylen, und über die Oberfläche jeder dieser Schichten ist auf der Schichtseite gleichmäßig geliertes Aluminiumhydroxid (15) aufgebracht. Diese flachen Schichten (4a) sind fettlöslich und wasserabweisend.

Description

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung 11/034,916, die am 14. Januar 2005 in den U.S.A. eingereicht wurde und die hier in ihrer Gesamtheit einbezogen ist.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Öl-Wasser-Trennvorrichtung zum Entfernen des Öls aus einem ölhaltigen Gemisch. Der Ausdruck „ölhaltiges Gemisch", wie hier verwendet, bezieht sich auf Öl-Wasser-Gemische, in Wasser eingemischtes Öl, in Öl eingemischtes Wasser, von einem Kompressor oder einem ähnlichen Gerät abgeleitetes emulgiertes Wasser usw.,

Von den zahlreichen Kompressoren, die in normalen Fabriken betrieben werden, werden Abwässer ausgeschieden. Diese Abwässer bestehen im wesentlichen aus emulgierten wolkigen Flüssigkeiten, die sich ausbilden, wenn sich Schmierölnebel, die sich im gesamten Gerät ausbreiten, mit dem Wasser in der Luft verbinden. Einmal vermischt, können Wasser und Öl nur schwer getrennt werden. Diesen Abwässern, die 50 bis 1000 ppm Öl enthalten, muß im Hinblick auf den Umweltschutz vor der Einleitung in das Abwassersystem das Öl entzogen werden.

Übliche Vorrichtungen zum Entfernen des Öls aus solchen ölhaltigen Gemischen umfassen Filtrationsmembranvorrichtungen, Trennvorrichtungen nach dem spezifischen Gewicht, Adsorptions- und Elektrolysegeräte.

Eine Filtrationsmembranvorrichtung verwendet eine Ultrafiltriermembran oder eine Membran für Umkehrosmose.

Eine Trennvorrichtung nach dem spezifischen Gewicht trennt das Öl von dem ölhaltigen Gemisch mittels der Differenz des spezifischen Gewichts zwischen Öl und Wasser. Diese Art von Vorrichtung ist in der Japanischen Patentanmeldung 2003-301776 offenbart und stellt eine Abwasserbehandlungsvorrichtung dar, die eine Trenneinheit sowie eine Verdampfungseinheit umfaßt, die mit der Trenneinheit verbunden ist. Die Trenneinheit benutzt zur Abscheidung des Öls im Abwasser eines Luftkompressors eine spezifische Gewichtsdifferenz, und die Verdampfungseinheit nimmt das in der Trenneinheit behandelte Abwasser auf und verdampft es in einem für die Kühlluft des Luftkompressors verwendeten Abluftkanal.

Eine Vorrichtung vom Absorptionstyp ist in JP 2004-154630 (A) offenbart, bei der ein Gefäß mit einem FRP-Pulver befüllt ist und das Öl dadurch entfernt wird, daß es auf der Oberfläche dieses FRP-Pulvers adsorbiert wird (FRP Abkürzung für engl. Fiber Reinforce(d) Plastics bzw. faserverstärkter Kunststoff).

Eine Vorrichtung vom Elektrolysetyp ist in der Japanischen Patentschrift 2 691 1 19 offenbart, bei der überschüssige Metallionen von einer Elektrode ausgewaschen werden, wodurch Aluminiumhydroxidflocken oder dergleichen erzeugt werden; die Kohäsionsfestigkeit dieses Aluminiumhydroxids wird ausgenutzt, um Klumpen von Kolloidöl zu erzeugen, die durch Schwer krafttrennung oder adsorptive Trennung aufgefangen werden, und das Öl dadurch abgeschieden wird.

Bei der Vorrichtung nach dem Stand der Technik mit der Filtriermembran ist jedoch die Membran selbst sehr teuer, wodurch die Betriebskosten dieser Vorrichtung in die Höhe getrieben werden. Da außerdem die Poren in der Filtriermembran so klein sind, neigen sie zur Verstopfung, was Auswaschen oder andere ähnliche Behandlung erfordert und den Nachteil mit sich bringt, daß der Nutzungsgrad der Behandlung gering ist.

Ein Nachteil der Trennvorrichtungen nach dem spezifischen Gewicht liegt darin, daß der Stand der Abscheidung im Hinblick auf den geringen Unterschied des spezifischen Gewichts zwischen Wasser und Öl unsicher sein kann. Folglich ist eine mehrstufige Behandlung erforderlich, diese führt jedoch zu einer umfangreicheren Vorrichtung, und wenn Öl in der Form einer Emulsion auftritt, kann, neben anderen Nachteilen, eine gewisse Menge des Öls gar nicht abgeschieden werden.

Ein Vorteil der Vorrichtung vom Adsorptionstyp liegt darin, daß, wenn das Öl in Form verhältnismäßig großer Teilchen im Wasser dispergiert ist, es mit hoher Genauigkeit entfernt werden kann und der Wirkungsgrad der Behandlung hoch ist. Liegt das Öl andererseits in der Form einer feinen kolloidalen Emulsion vor, dann nimmt der Prozentsatz des abgeschiedenen Öls ab, und der Nutzungsgrad der Behandlung ist gering.

Bei einer Elektrolytvorrichtung müssen die abgetrennten Aluminiumhydroxidflocken (wasserhaltiger Schlamm) als Sondermüll behandelt werden, die Vorrichtung wird größer und die Kosten steigen an. Werden Metallionen in großer Menge verwendet, dann wird die Elektrode schneller aufgebraucht, was die Lebensdauer der Elektrode verringert und den Stromverbrauch ansteigen läßt.

Hinsichtlich des hier zu behandelnden ölhaltigen Gemisches gibt es keine Einschränkungen; es kann sich um jede beliebige Aböl enthaltende Flüssigkeit aus einer beliebigen Maschine handeln. Zu berücksichtigen ist allerdings, daß das ölige Abwasser von einem Kompressor Öl in einer Konzentration von 150 bis 500 ppm enthält und die Teilchengröße dieses Öls irgendwo zwischen 0,001 und 100 μm liegen kann. Öl mit geringer Teilchengröße, insbesondere Kolloidöl, kann die öladsorbierenden Schichten einer konventionellen Vorrichtung leicht durchlaufen, was es schwierig macht, das gesamte Öl abzuscheiden

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der oben aufgezeigten Probleme entwickelt. Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Vorrichtung zur Abscheidung von Öl aus einem ölhaltigen Gemisch, mit der das Öl aus einem ölhaltigen Gemisch wirksam entfernt werden kann, die bei geringem Platzangebot aufgestellt werden kann und die mit geringen Unterhaltskosten betrieben werden kann.

Um das gesteckte Ziel zu erreichen, umfaßt die Vorrichtung zum Abscheiden von Öl aus einem ölhaltigen Gemisch gemäß der vorliegenden Erfindung ein Behandlungsgefäß, in dem eine Eintrittsöffnung für ein ölhaltiges Gemisch und eine Austrittsöffnung für das durch die Öltrennbehandlung erzeugte behandelte Wasser einander gegenüber angeordnet sind, wobei das Innere des Behandlungsgefäßes mit einer Öltrennschicht versehen ist, die durch abwechselnd geschichtete adsorbierende Schichten dargestellt wird, die eng an die Innenwände des Behandlungsgefäßes passen, sowie durch Füllkörperschichten, in denen die Zwischenräume zwischen den Pulverteilchen mit einem Flockungsmittel ausgefüllt sind, und ein spezifischer Raum im Innern des Behandlungsgefäßes zwischen der Eintrittsöffnung und der obersten Fläche dieser Öltrennschicht vorgesehen ist.

Das Ergebnis der oben beschriebenen Anordnung ist, daß ein ölhaltiges Gemisch durch das Flockungsmittel zwischen den Teilchen in den Füllkörperschichten und durch die öladsorbierenden Schichten fließt, und sich das Öl in dem ölhaltigen Gemisch, insbesondere jedes Kolloidöl, in den Füllkörperschichten verklumpt und durch Adsorption in den öladsorbierenden Schichten abgeschieden wird. Das Öl im ölhaltigen Gemisch dann daher mit hoher Präzision entfernt werden. Da das ölhaltige Gemisch außerdem dazu gebracht werden kann, schneller durch die Füllkörperschichten und die öladsorbierenden Schichten zu fließen, kann das ölhaltige Gemisch schneller behandelt werden.

Es ist von Vorteil, wenn die vorliegende Öl-Wasser-Trennvorrichtung so ausgelegt wird, daß die öladsorbierenden Schichten durch Schichtung einer Vielzahl flacher Schichten hergestellt wird.

Bei dieser Konstruktion ist es weiterhin von Vorteil, wenn das Flockungsmittel gleichmäßig über der Oberfläche jeder einzelnen der Vielzahl flacher Schichten, oder in Intervallen von einigen Schichten, anhaftet und dieses Flockungsmittel geliertes Aluminiumhydroxid oder Eisenhydroxid ist.

Von Vorteil ist ebenfalls, wenn ein Verbindungsrohr an der Austrittsöffnung des Behandlungsgefäßes angebracht ist; dieses Verbindungsrohr ist in Hö henrichtung des Behandlungsgefäßes vorgesehen, und eine nach außen öffnende Austrittsöffnung für das behandelte Wasser ist an einer Stelle vorgesehen, die einer spezifischen Höhe im Verbindungsrohr innerhalb des spezifischen Raums entspricht.

Die Vorrichtung kann auch so ausgelegt sein, daß ein Puffertank unmittelbar oberhalb des Behandlungsgefäßes angeordnet und der Luftdruck im Innern des Puffertanks so eingestellt ist, daß das Innere dieses Tanks unter Mikrodruck steht.

In diesem Fall ist es zweckmäßig, daß dem spezifischen Raum Schnitzel zugesetzt werden, die das schwimmende Öl adsorbieren, und daß diese Schnitzel aus Faservlies bestehen.

Von Vorteil ist es auch, wenn die flachen Schichten aus anorganischer Faser hergestellte Siebschichten oder aber fettlösliche und wasserabweisende organische makromolekulare Schichten sind, deren Material aus Polypropylen, Polyethylen, Polyester, Baumwolle, Kunstseide und Glaswolle gewählt ist.

Die Größe der Sieböffnungen beträgt bei diesem öladsorbierenden Material vorzugsweise 1 bis 100 μm, was sich gut eignet, Öl effektiv zu adsorbieren und Öl durchfließen zu lassen. Damit die Behandlung mit dem Flockungsmittel im Fall eines wasserabweisenden fadenbildenden Polymers glatt vonstatten geht, ist es zweckmäßig, daß die Oberfläche dieses Polymers zuvor einer wasseraufnehmenden Behandlung mit einem oberflächenaktiven Stoff oder ähnlichem unterzogen wird. Wird die Behandlung mit dem Flockungsmittel ohne vorherige wasseraufnehmende Behandlung durchgeführt, dann wird die das Flockungsmittel enthaltende Flüssigkeit abgestoßen und die Behandlung verhindert.

Von Vorteil ist auch, daß das Pulver aus Aktivkohle, Zeolith, Diatomeenerde, aktiviertem Ton, Anthrazit, Bentonit, Tonerde, aktiviertem Aluminiumoxid, Sand, Vinylchlorid, Polypropylen oder Polyethylen besteht und daß die Teilchengröße zwischen 0,1 und 3 mm beträgt.

Von Vorteil ist weiterhin, daß eine mit Platten besetzte Schicht zwischen der Austrittsöffnung des Behandlungsgefäßes und der Öltrennschicht angeordnet ist.

Fließt gemäß der obigen Auslegung das ölhaltige Gemisch mehrmals durch das Flockungsmittel zwischen den Teilchen in den Füllkörperschichten sowie durch die flachen Schichten, die die öladsorbierenden Schichten darstellen, dann klumpt das Öl im ölhaltigen Gemisch, insbesondere jedes Kolloidöl, in den Füllkörperschichten zusammen und wird durch Adsorption in den öladsorbierenden Schichten abgetrennt; dieser Prozeß wird ständig wiederholt. Das Öl im ölhaltigen Gemisch kann daher mit hoher Präzision entfernt werden. Bei einer Konstruktion wie der vorliegenden, bei der flache Schichten zu öladsorbierende Schichten aufgeschichtet sind, führt der hohe Prozentsatz an Poren zu einer lockeren Struktur, die leichten Durchfluß des ölhaltigen Gemisches zuläßt. Diese Konstruktion ist für Verstopfung durch Öl weniger anfällig und hat eine längere Lebensdauer.

Da das Zeta-Potential höher ist als die gegenseitige Anziehung (van-der-Wallssche Kräfte) zwischen kleinen Ölteilchen von 1 μm oder kleiner, werden diese Teilchen auf natürliche Art nicht zusammenhalten. Die Anwesenheit von geliertem Aluminiumhydroxid oder Eisenhydroxid jedoch, das gleichmäßig über der Oberfläche einer jeden einzelnen der Vielzahl von flachen Schichten, oder in Intervallen von jeweils einigen wenigen Schichten, anhaftet, bietet mehr Möglichkeiten zur Neutralisierung der Ladungen des Zeta-Potentials, so daß die Neutralisierung wirksamer und zuverlässiger abläuft und emulgierte Ölteilchen von einer Größe von 1 μm und weniger haften bleiben und zu Teilchen von etwa 10 bis 100 μm und verklumpen und so Adsorption ermöglichen. Im Gegensatz zu einer unbehandelten Adsorptionsschicht, die lediglich große Ölteilchen adsorbieren kann, kann die Öltrennschicht nach der vorliegenden Anmeldung das gesamte Öl adsorbieren und dadurch einen höheren Wirkungsgrad erzielen.

Durch Anordnung einer Wasserablaßöffnung an einer Stelle des Verbindungsrohrs, die einer spezifischen Höhe innerhalb des spezifischen Raums entspricht, kann der Pegel des im Behandlungskessel enthaltenen ölhaltigen Gemisches in einer spezifischen Höhe über der obersten Fläche der Öltrennschicht gehalten werden.

Bei einer Anordnung, bei der das Innere des oberhalb des Behandlungsgefäßes angeordneten Puffertanks unter Mikrodruck steht, wird, wenn die Ablaßflüssigkeit zusammen mit der Luft abgelassen wird (beispielsweise 7 kg/cm²), der Druck nicht unmittelbar auf die Flüssigkeitsoberfläche über der Öltrennschicht im Behandlungsgefäß ausgeübt, statt dessen wird ein Mikrodruck auf die Flüssigkeitsfläche durch eine Luftdruck-Regulierfunktion ausgeübt, deren primäre Funktion die eines Entlastungsventils zum wirksamen Luftdruckablaß ist und dessen zweite Aufgabe darin besteht, daß die Luft im Innern des Puffertanks als Kissen dient. Dies beseitigt die Probleme, die auftreten, wenn die abzulassende Abfallflüssigkeit nach dem Prinzip des natürlichen Falls durchlaufen soll.

Werden Schnitzel aus Faservlies einem spezifischen Raum zwischen der Eintrittsöffnung und der obersten Fläche der Öltrennschicht zugesetzt, dann adsorbieren diese Schnitzel jedwedes schwimmendes Öl, wodurch das Öl wirksamer entfernt werden kann.

Besteht das Pulver aus Aktivkohle, Zeolith, Diatomeenerde, aktiviertem Ton, Anthrazit, Bentonit, Tonerde, aktiviertem Aluminiumoxid, Sand, Vinylchlorid, Polypropylen oder Polyethylen und liegt die Teilchengröße zwischen 01 und 3 mm, dann kann, da das Pulver durch das Flockungsmittel in die Füllkörperschichten integriert ist, wobei die Teilchen als Kerne dienen, das ölhaltige Gemisch verhältnismäßig leicht und schnell durch das Flockungsmittel zwischen den Teilchen fließen, und selbst wenn das ölhaltige Gemisch unter Druck eingebracht wird, wird der integrierte Zustand der Füllkörperschichten nicht leicht gestört. Diese Füllkörperschichten vermögen Kolloidöl mit einer Teilchengröße von 0,001 bis 1 μm zu absorbieren und auszuflocken.

Wird eine mit Platten besetzte Schicht zwischen der Öltrennschicht und der Austrittsöffnung des Behandlungsgefäßes angeordnet, dann gewährleistet dies einen Raum der Höhe der mit Platten besetzten Schicht (zwischen der Öltrennschicht und der Austrittsöffnung des Behandlungsgefäßes), so daß das behandelte Wasser leichter und ohne stehen zu bleiben durch die Austrittsöffnung abgelassen werden kann.

Bei der obigen Anordnung besteht die Öltrennschicht, die die öladsorbierenden Schichten und die in einer spezifischen Ordnung geschichteten Füllkörperschichten umfaßt, vorzugsweise aus einem öladsorbierenden Material, das aus Faservlies zusammengesetzt und zu einer Rolle aufgerollt ist, deren Achse die Höhenrichtung des Behandlungsgefäßes ist.

Bei dieser Anordnung kann eine Vielzahl geschichteter Schichten zur Trennung von ölhaltigem Wasser, die jeweils so hergestellt sind, daß zunächst die öladsorbierende Schicht und dann die Füllkörperschicht geschichtet wird, im Innern des Behandlungsgefäßes aufgeschichtet werden.

Es kann auch eine aus einem Flockungsmittel bestehende Schicht auf dem oberen Schichtteil der öladsorbierenden Schicht vorgesehen werden; dieses Flockungsmittel ist vorzugsweise geliertes Aluminiumhydroxid oder Eisenhydroxid.

Bei einer Öl-Wasser-Trennvorrichtung, bei der das öladsorbierende Material zu einer Rolle aufgewickelt wird, ist die Anordnung, bei der ein Verbindungsrohr, eine Austrittsöffnung für behandeltes Wasser, ein Puffertank, und eine mit Platten besetzte Schicht vorgesehen sind, die gleiche wie die Anordnung der oben beschriebenen Erfindung.

Außerdem ist das aus Faservlies bestehende öladsorbierende Material das gleiche wie die flachen Platten, das Material, aus dem das Pulver besteht, kann das gleiche sein wie bei der oben beschriebenen Erfindung, und es wird der gleiche Vorgang und der gleiche Effekt erzielt.

Kurze Figurenbeschreibung
1 ist ein Vertikalquerschnitt durch die Hauptkomponenten einer ersten Ausführungsform der Öl-Wasser-Trennvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Vertikalquerschnitt der Öltrennschicht einer ersten Ausführungsform der Öl-Wasser-Trennvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Darstellung eines Öltrennsystems mit Öl-Wasser-Trennvorrichtung in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung..
4A ist eine Darstellung der Konstruktion eines Entlastungsventils der Öl-Wasser-Trennvorrichtung in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4B ist eine Darstellung der Konstruktion eines weiteren bei der Öl-Wasser-Trennvorrichtung in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einsetzbaren Entlastungsventils.
5 ist eine Darstellung eines weiteren Öltrennsystems mit Öl-Wasser-Trennvorrichtung in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine Darstellung eines weiteren Öltrennsystems mit modifizierter Öl-Wasser-Trennvorrichtung in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Vertikalquerschnitt durch die Hauptkomponenten einer zweiten Ausführungsform der Öl-Wasser-Trennvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung.
8A ist ein Vertikalquerschnitt durch die Öltrennschicht in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8B ist ein Querschnitt entlang der Linie X-X in 7.
9 ist ein Vertikalquerschnitt durch die Hauptkomponenten einer dritten Ausführungsform der Öl-Wasser-Trennvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung.
10 ist eine Darstellung der Anordnung einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 ist eine Darstellung der Anordnung einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 ist eine Darstellung der Anordnung einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
13 ist eine Darstellung der Anordnung einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen soll die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. 1 ist ein Vertikalquerschnitt durch die Hauptkomponenten einer Ausführungsform der Öl-Wasser-Trennvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, 2 ist ein Vertikalquerschnitt durch ihre Öltrennschicht.
Diese Öl-Wasser-Trennvorrichtung 1 ist mit einer mit Platten besetzten Schicht 3 über dem Boden 2a der Innenseite des Behandlungsgefäßes 2 aus rostfreiem Stahl versehen, in dem, einander gegenüber, eine Eintrittsöffnung 21 für das ölhaltige Gemisch und eine Austrittsöffnung 22 für das der Öltrennbehandlung unterzogene behandelte Wasser vorgesehen sind. Über diese mit Platten versehenen Schicht 3 sind abwechselnd öladsorbierende Schichten 4 sowie Füllkörperschichten 5 geschichtet. Bei dieser Ausführungsform sind fünf öladsorbierende Schichten 4 sowie vier Füllkörperschichten 5 vorgesehen, wobei die oberste Schicht eine öladsorbierende Schicht 4 ist. Wie aus 2 hervorgeht, umfaßt jede der öladsorbierenden Schichten 4 zehn aufeinandergeschichtete flache Schichten 4a aus Polypropylen (ein organisches Makromolekular); auf der Oberfläche jeder dieser Schichten 4a haftet auf der geschichteten Seite gleichmäßig geliertes Aluminiumhydroxid 15. Diese flachen Schichten 4a sind fettlöslich und wasserabweisend.
Gibt es auch nur eine kleine Lücke zwischen diesen aufgeschichteten Schichten 4a und den Seitenwänden des Behandlungsgefäßes 2, dann läuft das ölhaltige Gemisch durch; Lücken müssen daher mit einem Kleber auf Silikongrundlage verschlossen werden. In diesem Fall kann jede einzelne der flachen Schichten 4a, oder auch nur jede zweite Schicht, mit dem Kleber verschlossen werden.
Die Füllkörperschichten 5 sind von einer Konstruktion, die ein Flockungsmittel umfaßt, das den Raum zwischen den Pulverteilchen ausfüllt. Als dieses Pulver wird Aktivkohle 5a mit einer Teilchengröße von 0,1 bis 3 mm verwendet, geliertes Aluminiumhydroxid 5b wird als Flockungsmittel verwendet. Dies führt zu einer Struktur, bei der die Teilchen aus Aktivkohle 5a als Kerne dienen, die mit dem Flockungsmittel integriert werden. Auf allen diesen Füllkörperschichten haftet das gelierte Aluminiumhydroxid 15.
Bei der wie oben strukturierten Öltrennschicht 10 haftet bei dieser Ausführungsform das gelierte Aluminiumhydroxid 15 auch gleichmäßig auf der Oberfläche jeder der Füllkörperschichten 5 auf der geschichteten Seite.
Unmittelbar auf dem Behandlungsgefäß 2 ist ein Puffertank 30 vorgesehen, der über die Eintrittsöffnung 21 mit dem Behandlungsgefäß 2 in Verbindung steht. Dieser Puffertank 30 ist an ein Zulaufrohr 31 geschlossen; durch dieses Zulaufrohr 31 fließt, zusammen mit Luft von einem Kompressor (siehe 3) eine Ablaßflüssigkeit. Im Puffertank 30 ist zum Entweichen der Luft während des Zulaufens ein Entlastungsventil 32 vorgesehen. Bei dieser Anordnung steht das Innere des Puffertanks unter Mikrodruck, so daß der Pegel des ölhaltigen Gemisches nicht ansteigen kann. Der Puffertank 30 dient weiterhin als Puffergefäß zum Auffangen eines Anstiegs des Flüssigkeitspegels, sollte das Verklumpen im Innern des Behandlungsgefäßes zum Anstieg des Pegels des ölhaltigen Gemisches führen. Weiterhin werden einem spezifischen Raum zwischen Eintrittsöffnung und oberster Fläche der öladsorbierenden Schicht (nicht dargestellte) flüssiges Öl adsorbierende Schnitzel zugesetzt; diese Schnitzel bestehen aus Polypropylenfaservlies. Das Zusetzen von Schnitzeln in den oberen Raum des Behandlungsgefäßes macht also die Notwendigkeit, eine separate Behandlungsschicht zur Aufnahme von flüssigem Öl vorzusehen, überflüssig und erübrigt eine solche Vorbehandlung.
An die Austrittsöffnung 22 des Behandlungsgefäßes 2 ist ein Verbindungsrohr 6 geschlossen; dieses Verbindungsrohr 6 ist in Höhenrichtung des Behandlungsgefäßes 2 angeordnet, und an einer Stelle, die einer spezifischen Höhe innerhalb des spezifischen Raums im Verbindungsrohr 6 entspricht, ist eine nach außen öffnende Ablaßöffnung 61 vorgesehen. Das obere Ende des Verbindungsrohrs 6 ist mit einem Entlüftungsloch 6a versehen, das Saughebewirkung verhindern soll. Erstreckt sich nun das Verbindungsrohr 6 vom Boden nach oben, dann fließt das ölhaltige Gemisch gleichmäßig in das Behandlungsgefäß, und das ölhaltige Gemisch kann auf der gleichen Höhe wie die Ablaßöffnung 61 für das behandelte Wasser gehalten werden, so daß die öladsorbierenden Schichten 4 jederzeit in das ölhaltige Gemisch getaucht werden können, was Flüssigkeitspermeabilität gewährleistet, obgleich die flachen Schichten wasserabweisend sind.
Unter Bezugnahme auf 3 soll nun ein Öltrennsystem mit Öl-Wasser-Trennvorrichtung 1 mit einer Öltrennschicht 10 nach oben beschriebener Konstruktion beschrieben werden.
Das System ist so ausgelegt, daß eine von einem Kompressor 7 stammende Ablaßflüssigkeit 19 (das ölhaltige Gemisch) durch eine Leitung 13 fließt und in einen Abflußsammler 12 fällt, der eine Vorrichtung zum automatischen Austragen der Ablaßflüssigkeit darstellt. Zwischen Leitung 13 und Abflußsammler 12 ist ein Kühler 40 vorgesehen, damit die heiße Luft abgekühlt wird und sich ausbreitende Ölnebel und das Wasser verbinden, so daß sich die Ablaßflüssigkeit ergibt.
Die Ablaßflüssigkeit 19 wird von diesem Abflußsammler 12 automatisch der Öl-Wasser-Trennvorrichtung 1 zugeführt. Zur Durchführung dieses Zuführungsverfahrens enthält der Abflußsammler 12 einen Pegelmeßfühler 8 zur Erfassung der Höhe des Flüssigkeitsspiegels sowie ein Steuergerät 9 zur Steuerung des Öffnens und Schließens eines Magnetventils 11 entsprechend dem Ausgang des Pegelmeßfühlers 8. Stellt bei dieser Anordnung der Pegelmeßfühler 8 fest, daß der Flüssigkeitspegel eine spezifische Höhe erreicht hat, dann öffnet das Steuergerät 9 das Magnetventil 11. Wie lange das Magnetventil 11 geöffnet bleibt, kann mit einem Zeitschalter oder ähnlichem eingestellt und so geeignet gesteuert werden. Neben einem solchen elektronischen Ablaßmechanismus kann auch ein mechanischer automatischer Ablaßmechanismus verwendet werden.
Die Ablaßflüssigkeit 19 fließt vom Abflußsammler 12 durch das Zulaufrohr 31 in den Puffertank 30; während dieses Vorgangs fließt Luft zusammen mit der Ablaßflüssigkeit 19. Da die Luft hier durch das Entlastungsventil 32 entweichen kann, steht das Innere des Puffertanks 30 unter Mikrodruck. Der Druck im Innern des Puffertanks 30 kann mit Hilfe der Querschnittsfläche des Luftkanals des Entlastungsventils 32 oder mit Hilfe eines Gewichts reguliert werden.
Unter Bezugnahme auf die 4A und 4B soll nun das Entlastungsventil in weiteren Einzelheiten beschrieben werden.
Das Entlastungsventil dient dazu, die während des Einbringens der Ablaßflüssigkeit zusammen mit der Ablaßflüssigkeit eintretende Luft entweichen zu lassen. Das System ist so ausgelegt, daß gleichzeitig der Mikrodruck im Innern des Behandlungsgefäßes ausgeübt wird, so daß das Verklumpen von Öl auf einem Minimum gehalten wird und die Behandlung der Ablaßflüssigkeit stabil über einen längeren Zeitraum durchgeführt werden kann. Ist der Abflußsammler, der eine Vorrichtung zum automatischen Ablassen der Ablaßflüssigkeit darstellt, ein Abflußsammler von Scheibentyp oder vom Typ elektronisches Zeitschaltgerät, dann wird eine große Luftmenge mit der Ablaßflüssigkeit mitgerissen; daher ist, wie in 4A dargestellt, ein Entlüftungsloch 57 vorgesehen, so daß die Luft durch dieses Loch 57 in die Atmosphäre entweichen kann. Der größte Teil der Luft entweicht hier durch dieses Entlüftungsloch 57, ein Teil verbleibt jedoch im Behandlungsgefäß und erzeugt den Mikrodruck. Die Luftmenge ist bei einem Schwimmer-Abflußsammler geringer, bei dem Behandlungsgefäß einer Konstruktion mit Entlüftungsloch 57 wird also kein Mikrodruck erzeugt. Bei der in 4B dargestellten Konstruktion wird daher das Entlüftungsloch 57 durch ein Band 56 verschlossen und ein auf und ab gleitendes integrales Gewicht 60 (das ein mit einem Schiebegewicht 59 integriertes deckelartiges Gewicht 53 umfaßt; auf der Unterseite des deckelartigen Gewichts 53 ist ein flaches Gummiteil 55 vorgesehen; ist das integrale Gewicht 60 montiert, dann paßt es über dieses flache Gummiteil 55 genau auf das Oberteil des Abflußsammlers) wird leicht nach oben gedrückt und bildet ein Entlüftungsloch 58; über dieses Entlüftungsloch 58 wird das System zur Atmosphäre geöffnet. Das Gewicht wird hier nur durch eine geringe Luftmenge angehoben, der Mikrodruck wird durch diese Anhebekraft erzeugt.
(Nicht dargestellte) Schnitzel aus Polypropylenfaservlies werden dem spezifischen Raum zwischen Eintrittsöffnung und oberer Fläche der Öltrennschicht zugesetzt, um schwimmendes Öl zu adsorbieren. Diese Schnitzel können Abfallstücke der Schichten 4a sein, die sich beim Schneiden der Schichten zu einer runden Form während der Herstellung dieser Schichten ergeben, so daß das Rohmaterial restlos verwendet werden kann.
Die Ablaßflüssigkeit 19 fließt in die Öltrennschicht in einem Zustand, in dem eine gewisse Menge an schwimmendem Öl in dem spezifischen Raum zwischen der Eintrittsöffnung und der obersten Fläche der Öltrennschicht entfernt wurde. Diese Ablaßflüssigkeit 19 fließt durch die öladsorbierenden Schichten 4 und die Füllkörperschichten 5 in dieser Reihenfolge. Im Verlauf dieses Flusses, wird feines Kolloidöl dadurch wirksam entfernt, daß es zu groben Teilchen koaguliert und im Flockungsmittel 15 adsorbiert wird. Im Ergebnis kann das Öl aus einem ölhaltigen Gemisch entfernt werden und die von einem Kompressor stammende Ablaßflüssigkeit gereinigt werden, und zwar mit dem hohen Präzisionsgrad, der den Vorschriften des Gesetzes zur Vermeidung der Verschmutzung der Gewässer und den Normen zum Umweltschutz entspricht.
Wie oben beschrieben liegt ein hervorstechendes Merkmal einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darin, daß das in das Behandlungsgefäß fließende ölhaltige Gemisch unter Mikrodruck steht. Unter Mikrodruck wird ein solcher von 2 cm bis 10 cm Wassersäule bzw. 0,002 kgf/cm² bis 0,01 kgf/cm² verstanden (kgf als Krafteinheit engl. kilogram-force). Es wurde Betriebsvergleich angestellt indem ein Versuch zur Feststellung der Ölkonzentration des behandelten Wassers und zur Feststellung der Dauer des Verklumpens bei Mikrodruck bzw. ohne Mikrodruck durchgeführt wurde, wobei die Ölkonzentration der Ablaßflüssigkeit auf 300 ppm und die Laufzeit des Kompressors auf 10 Stunden pro Tag festgesetzt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Wie in Tabelle 1 dargestellt, betrug die Ölkonzentration des behandelten Wassers 1 bis 2 ppm, wenn kein Mikrodruck angelegt wurde, betrug jedoch bei Mikrodruck nur 0,1 bis 0,3 ppm, was bedeutet, daß die Konzentration unter Mikrodruck geringer war. Das bestätigte, daß das Anlegen eines Mikrodrucks die Konzentration auf erheblich unter die von den Umweltnormen verlangten 5 ppm absenkt.
Wird kein Mikrodruck angelegt, dann waren lediglich 5 bis 7 Monate erforderlich, bis Verstopfen eintrat, während es unter Mikrodruck 1,5 bis 2 Jahre dauerte. Das bestätigte, daß unter Mikrodruck die Haltbarkeit besser und die Lebensdauer länger ist als bei konventionellen Vorrichtungen, bei denen Mikrodruck nicht angewandt wird. Tabelle 1
Bei dieser Ausführungsform bestanden die öladsorbierenden Schichten 4 aus flachen organischen makromolekularen Schichten aus Polypropylen, dies ist jedoch keine Beschränkung, sie können statt dessen auch aus Siebschichten aus anorganischer Faser oder fettlöslichen und wasserabweisenden organischen makromolekularen Schichten bestehen und aus Polyethylen, Polyester, Baumwolle, Kunstseide oder Glaswolle hergestellt sein. Im vorliegenden Fall wurden zehn der Schichten 4a verwendet, die Anzahl ist jedoch nicht darauf beschränkt, sie kann zwischen fünf und fünfzehn Schichten beliebig gewählt werden.
Das Flockungsmittel war hier Aluminiumoxid, es ist jedoch nicht hierauf beschränkt, es kann statt dessen auch Eisenhydroxid verwendet werden.
Ein aus einer Elektrolyse unter Verwendung einer Aluminiumplatte, Eisenplatte oder dergleichen als Elektrode in Wasser oder schwachem Salzwasser erhaltenes Elektrolyt kann als anorganisches Geliermittel verwendet werden. Wird eine Aluminiumplatte als Elektrode verwendet, dann enthält das Elektrolyt ein Hydroxid aus herausgespültem Aluminium. Das Aluminiumhydroxid im Elektrolyt wird als weißer gelartiger Niederschlag festgestellt. Wird eine Eisenplatte als Elektrode verwendet, dann enthält das Elektrolyt ein Hydroxid aus herausgespültem Eisen. Das Eisenhydroxid im Elektrolyt wird als brauner gelartiger Niederschlag beobachtet. Aluminiumhydroxid (ein unlöslicher gelartiger Niederschlag) kann auch durch Neutralisieren einer wässrigen Aluminiumsulfatlösung oder einer wässrigen Aluminiumpolychloridlösung mit Natriumhydroxid oder einem anderen Alkali ausgefällt werden; diese Lösung kann als anorganisches Geliermittel verwendet werden. Eisenhydroxid (ein unlöslicher gelartiger Niederschlag) kann durch Neutralisieren einer wässrigen Eisensulfatlösung oder einer wässrigen Eisenpolychloridlösung mit Natriumhydroxid oder einem anderen Alkali ausgefällt werden; diese Lösung kann als anorganisches Geliermittel verwendet werden.
Im vorliegenden Fall kann zusätzlich eine organische makromolekulare Art von Flockungsmittel verwendet werden; Beispiele umfassen Acrylamidpolymere, Polymere von Natriumacrylat und -acrylamid, Polymere eines quaternären Dimethylaminoethylacrylatmethyl-chloridsalzes und Acrylamid sowie Polymere von quaternärem Dimethylaminoethylacrylatmethylchloridsalz, Acrylsäure und Acrylamid.
Das Pulver war oben Aktivkohle, es ist jedoch nicht darauf beschränkt; verwendet werden können auch Zeolith, Diatomeenerde, aktivierter Ton, Anthrazit, Bentonit, Aluminiumoxid, aktiviertes Aluminiumoxid, Sand, Vinylchlorid, Polypropylen oder Polyethylen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform war das Behandlungsgefäß vom Einstufentyp mit nur einem Gefäß; erforderlichenfalls kann auch ein Zweistufentyp, bei dem zwei Gefäße vorgesehen sind, verwendet werden.
Bei der obigen Ausführungsform wurde ein System beschrieben, bei dem die Ablaßflüssigkeit auf natürliche Weise absinken kann; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann auch auf ein System angewandt werden, bei dem die Ablaßflüssigkeit von unten heraufgepumpt wird. Ein Beispiel eines solchen Systems ist in 5 dargestellt. In diesem Fall ist ein Puffertank nicht erforderlich. Pumpen kann durch Verwendung einer Rohrpumpe oder einer Druckluftpumpe durchgeführt werden, mit der die Pumprate auf etwa 50 bis 300 ml/min eingestellt werden kann.
Die bei dem in 5 dargestellten System verwendete Öl-Wasser-Trennvorrichtung 120 umfaßt eine Öl-Wasser-Trennvorrichtung 70 und eine mittels Verbindungsrohr 65 damit verbundene Eigengewicht-Trennvorrichtung nach dem spezifischen Gewicht 69. Die Trennvorrichtung nach dem spezifischen Gewicht 69 ist mit einem Vorratsbehandlungsgefäß 62 mit einer Ablaßöffnung 69a an der Seite versehen. Im Innern des Vorratsbehandlungsgefäßes 62 wird eine Ablaßflüssigkeit 19 vorgehalten. Steigt der Inhalt über einen bestimmten Betrag an, dann steigt ein Schwimmer 68 an und aktiviert ein Steuergerät 66. Erreicht das Betriebssignal des Steuergeräts 66 eine Pumpe 67, dann bewirkt der Antrieb dieser Pumpe 67, daß die Ablaßflüssigkeit 19 durch ein Auslaufrohr 64 und über das Verbindungsrohr 65 in die Öl-Wasser-Trennvorrichtung 70 fließt. Diese Öl-Wasser-Trennvorrichtung 70 unterscheidet sich von der in 1 dargestellten dadurch, daß sie, wie bereits erwähnt, keinen Puffertank aufweist und daß die über den Platten vorgesehene Schicht eine Füllkörperschicht 5 ist. Durch diese Konstruktion wird, obwohl nicht dargestellt, ein feinmaschiges, Leckage der Teilchen verhinderndes, Netz (eine Sperre) zwischen den Platten und der Füllkörperschicht 5 errichtet.
Mit diesem System kann, wie in 6 dargestellt, auch eine Öl-Wasser-Trennvorrichtung 79 mit gleicher Schichtstruktur wie in 1 versehen werden.
Im folgenden soll unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. 7 ist ein Vertikalquerschnitt durch die Hauptkomponenten dieser zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Öl-Wasser-Trennvorrichtung. 8A ist ein Vertikalquerschnitt durch die Öltrennschicht der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 8B ist ein Querschnitt entlang der Linie X-X in 7.
Eine in 7 dargestellte Öl-Wasser-Trennvorrichtung 100 ist mit einer mit Platten belegten Schicht 3 über dem Boden 2a im Innern des Behandlungsgefäßes 2 versehen, und über diese mit Platten belegte Schicht 3 wird abwechselnd eine öladsorbierende Schicht 41 und eine Füllkörperschicht 51 geschichtet.
Wie in 8B dargestellt, besteht die öladsorbierende Schicht 41 aus einem Material aus einem Faservlies aus Polypropylen oder dergleichen von bestimmter Stärke und ist zu einer Rolle aufgerollt, bei der die Achse die Höhenrichtung ist. Die Füllkörperschicht 51 ist ein integriertes Material, in dem ein Flockungsmittel an der Oberfläche des Pulvers haftet. Ein Teil des in die Füllkörperschicht 51 eingebrachten Flockungsmittels bildet eine Flockungsschicht 81 indem es in die obere Schicht der öladsorbierenden Schicht 41 eindringt. Ein anorganisches Geliermittel, beispielsweise Eisenhydroxid oder Aluminiumhydroxid haftet als Flockungsmittel in der Mitte der Füllkörperschicht 51 und an die Oberfläche der öladsorbierenden Schicht 41.
Über der Füllkörperschicht 51 ist eine flüssigkeitsdurchlässige Platte 91 vorgesehen; zu dem oberen Teil der flüssigkeitsdurchlässigen Platte 91 führt eine Eintrittsöffnung 92. Das vorragende Ende der Eintrittsöffnung 92 bildet die Eintrittsöffnung des Behandlungsgefäßes 2. Gegenüber der Ein trittsöffnung 92 ist auf dem Boden 2a des Behandlungsgefäßes 2 eine Austrittsöffnung 22 angeordnet.
Bei der Öl-Wasser-Trennvorrichtung 100 wird das unter Druck durch die Eintrittsöffnung 92 eintretende ölhaltige Gemisch durch die flüssigkeitsdurchlässige Platte 91 zunächst fein verteilt, während es in das Behandlungsgefäß 2 fließt. Ein Entlüftungsloch ist am oberen Ende des Gefäßes vorgesehen für den Fall, daß hier dem ölhaltigen Gemisch Luft unter hohen Druck beigemischt sein sollte. Wie in 8A dargestellt, fließt dieses ölhaltige Gemisch einheitlich in das Innere der Füllkörperschicht 51. In der Füllkörperschicht 51 fließt das ölhaltige Gemisch durch das Flockungsmittel zwischen den Pulverteilchen und fließt dann durch die Flockungsschicht 81 und erreicht die öladsorbierende Schicht 41. Die feinen kolloidalen Ölteilchen flocken im Flockungsmittel zu groben Teilchen aus, wodurch sie wirksamer adsorbiert und in dem Gefäß für das öladsorbierende Material entfernt werden können. Im Ergebnis kann Öl aus einem ölhaltigen Gemisch mit dem hohem Präzisionsgrad entfernt werden, der den Anforderungen des Gesetzes zur Vermeidung der Verschmutzung der Gewässer und den Normen des Umweltschutzes entspricht.
Der Sinn bei der Öl-Wasser-Trennvorrichtung 100 war, daß das ölhaltige Gemisch von der oben angeordneten Eintrittsöffnung 92 in das Behandlungsgefäß 2 fällt; die vorliegende Erfindung umfaßt jedoch auch eine Anordnung, bei der es darum geht, daß das ölhaltige Wasser von einer Stellung unterhalb nach oben in das Behandlungsgefäß 2 fließt. Im letztgenannten Fall werden die öladsorbierende Schicht 41 und die Füllkörperschicht 51 entgegengesetzt zu der in 7 dargestellten Anordnung geschichtet. Außerdem kann das ölhaltige Gemisch unter Druck eingebracht werden anstatt es auf natürliche Weise absinken zu lassen. Die Einführung unter Druck gestattet es, daß das Öl des ölhaltigen Gemisches als Strom getrennt werden kann.
Eine Öl-Wasser-Trennvorrichtung 110 einer dritten Ausführungsform ist in 9 dargestellt. Die Konstruktion dieser Öl-Wasser-Trennvorrichtung 110 ist derart, daß die in 7 dargestellte Konstruktion, d.h. eine durch Schichten einer öladsorbierenden Schicht 41 und einer Füllkörperschicht 51 hergestellte Öltrennschicht 23 in einer Vielzahl von Schichten geschichtet wird. Der einzige Unterschied gegenüber der in 1 dargestellten Konstruktion ist die Anordnung der öladsorbierenden Schicht, der Rest der Anordnung ist der gleiche. Komponenten, die die gleichen wie in der oben beschriebenen Konstruktion sind, haben die gleichen Bezugszeichen und werden nicht mehr beschrieben.
Bei dieser Öl-Wasser-Trennvorrichtung 110 tritt die Ablaßflüssigkeit 19 durch die Eintrittsöffnung 21 ein und wird für eine spezifische Zeitdauer im oberen Teil des Behandlungsgefäßes 2 gehalten. Anschließend sinkt die Flüssigkeit auf natürliche Art durch die öladsorbierenden Schichten 23, eine nach der anderen, und tritt schließlich über die mit Platten besetzte Schicht 3 an der am Boden 2a vorgesehenen Austrittsöffnung 22 aus.
Bei der Öl-Wasser-Trennvorrichtung 110 wird das Öl aus dem ölhaltigen Gemisch, das wiederholt in das Behandlungsgefäß eintritt, in den verschiedenen Öltrennschichten 23 abgeschieden. Da das Öl somit wiederholt durch die Öltrennschichten von der Ablaßflüssigkeit 19 abgeschieden wird, kann es mit einem höheren Grad an Präzision abgetrennt werden. Ein weiterer Vorteil der Öl-Wasser-Trennvorrichtung 110 liegt darin, daß die Vorrichtung kompakter hergestellt werden kann.
10 zeigt die Anordnung einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Öl-Wasser-Trennvorrichtung 150 nach dieser Ausführungsform ist so ausgelegt, daß die Öl-Wasser-Trennvorrichtung 100 und die Öl-Wasser-Trennvorrichtung 110, die oben beschrieben wurden, in Reihe kombiniert werden. Das heißt, daß die in der Zeichnung dargestellte Öl-Wasser-Trennvorrichtung 150 so ausgelegt ist, daß die Austrittsöffnung 2b der Öl-Wasser-Trennvorrichtung 100 über ein Verbindungsrohr 16 mit der Eintrittsöffnung 12c der Öl-Wasser-Trennvorrichtung 110 verbunden ist und ein Ablaufrohr 17 an die Austrittsöffnung 12d der Öl-Wasser-Trennvorrichtung 110 befestigt ist. Der Zweck, daß das Verbindungsrohr 16 und das Ablaufrohr 17 zunächst nach oben aufsteigen, liegt darin, zu ermöglichen, daß das ölhaltige Gemisch gleichmäßig durch das Gefäß fließt, und Flüssigkeitsdurchlässigkeit zu gewährleisten, indem die öladsorbierenden Schichten stets in das ölhaltige Gemisch getaucht sind. 16a und 17a sind Lüftungslöcher, die dazu dienen, Absaugen zu vermeiden.
Bei der Öl-Wasser-Trennvorrichtung 150 kann das Öl des unter Druck von der Eintrittsöffnung 21 in die Öl-Wasser-Trennvorrichtung 100 eingebrachten ölhaltigen Gemisches einer ersten Behandlung wie oben erörtert unterzogen werden. Die Flüssigkeit, die dieser Erstbehandlung unterzogen worden ist, läuft durch das Verbindungsrohr 16 und fließt kontinuierlich in die Öl-Wasser-Trennvorrichtung 110.
Bei der Öl-Wasser-Trennvorrichtung 150 wird also Öl in der Öl-Wasser-Trennvorrichtung 100 und der Öl-Wasser-Trennvorrichtung 110 kontinuierlich von der ölhaltigen Mischung abgeschieden, so daß auch feines Öl im ölhaltigen Gemisch, d.h. Kolloidöl, ebenfalls abgeschieden und mit einem hohen Präzisionsgrad entfernt werden kann.
11 zeigt die Anordnung einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Öl-Wasser-Trennvorrichtung. Die Öl-Wasser-Trennvorrichtung 200 in dieser Ausführungsform enthält eine mittels eines Verbindungsrohrs 29 verbundenen Trennvorrichtung nach dem spezifischen Gewicht 71, die zur Vorbehandlung für die Öl-Wasser-Trennvorrichtung 100 dient. Die Trennvorrichtung nach dem spezifischen Gewicht 71 ist mit einem Vorratsbehandlungsgefäß 72 mit einer Ablaßöffnung 72a an einer Seitenfläche ausgerüstet. Im Innern des Vorratsbehandlungsgefäßes 72 wird ein ölhaltiges Gemisch 73 gehalten. Steigt der Inhalt über einen bestimmten Betrag, dann steigt der Schwimmer 26 auf und betätigt ein Steuergerät 25. Erreicht das Betriebssignal des Steuergeräts 25 eine Pumpe 27, dann bewirkt der Antrieb dieser Pumpe 27, daß das ölhaltige Gemisch 73 unter Druck durch ein Auslaufrohr 24 über Verbindungsrohr 29 in die Öl-Wasser-Trennvorrichtung 100 fließt.
Bei der Öl-Wasser-Trennvorrichtung 200 wird jedes auf Grund des spezifischen Gewichtunterschieds zwischen Öl und Wasser schwimmende Öl aus dem ölhaltigen Gemisch 73 durch die Ablaßöffnung 72a entfernt. Da die Öl-Wasser-Trennvorrichtung 100 ein ölhaltiges Gemisch behandelt, das bereits vorbehandelt ist, fließt das eintretende ölhaltige Gemisch leichter durch, wodurch die Öltrennbehandlung schneller und wirksamer durchgeführt werden kann. Die behandelte Flüssigkeit tritt durch ein Ablaufrohr 28 aus und wird dann entweder direkt abgeführt oder recycled. 28a ist ein Entlüftungsloch.
12 zeigt die Anordnung einer sechsten Ausführungsform der Öl-Wasser-Trennvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Die Öl-Wasser-Trennvorrichtung 300 verbindet bei dieser Ausführungsform zusätzlich die Öl-Wasser-Trennvorrichtung 110 nach der Öl-Wasser-Trennvorrichtung 100 in der Öl-Wasser-Trennvorrichtung 200 nach 11.
Bei der Öl-WasserTrennvorrichtung 300 kann feines Öl in der erstbehandelten Flüssigkeit durch die Öl-Wasser-Trennvorrichtung 110 wiederholt entfernt werden; die Öltrennbehandlung kann somit wirksam und mit einem hohen Grad von Präzision durchgeführt und der Behandlungsvorgang über eine längere Zeit ausgedehnt werden.
13 zeigt die Anordnung einer siebten Ausführungsform der Öl-Wasser-Trennvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung. Die Öl-Wasser-Trennvorrichtung 310 dieser Ausführungsform umfaßt in Reihe angeordnet die Trennvorrichtung nach dem spezifischen Gewicht 71, eine Öl-Wasser-Trennvorrichtung 42 und eine Öl-Wasser-Trennvorrichtung 43. Die Öl-Wasser-Trennvorrichtung 42 ist so ausgelegt, daß die Anordnung der Öltrennschicht der Öl-Wasser-Trennvorrichtung 100 vertikal umgekehrt ist, und die Öl-Wasser-Trennvorrichtung 43 ist so ausgelegt, daß die Anordnung der Trennschicht für das ölige Wasser der Öl-Wasser-Trennvorrichtung 110 vertikal umgekehrt wird. 44 und 45 sind Verbindungsrohre, 46 ist ein Ablaufrohr.
Die Öl-Wasser-Trennvorrichtung 310 ist so ausgelegt, daß das ölhaltige Gemisch 73 vom Boden der Öl-Wasser-Trennvorrichtung 42 und der Öl-Wasser-Trennvorrichtung 43 eintritt, und das vorbehandelte ölhaltige Gemisch in der Öl-Wasser-Trennvorrichtung 42 und der Öl-Wasser-Trennvorrichtung 43 der Öltrennbehandlung unterzogen werden kann.
Da das ölhaltige Gemisch vom unteren Teil der Öl-Wasser-Trennvorrichtung 42 und der Öl-Wasser-Trennvorrichtung 43 eintritt, kann das ölhaltige Ge misch gleichmäßig durch die Öltrennschichten in der Öl-Wasser-Trennvorrichtung 42 und der Öl-Wasser-Trennvorrichtung 43 fließen. Das ölhaltige Gemisch kann der Öltrennbehandlung somit wirksamer unterworfen werden und der Behandlungsbetrieb kann über einen längeren Zeitraum aufrecht erhalten werden.
Im folgenden soll Beispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
Beispiel 1
Wie in 1 gezeigt, wurde eine mit Platten besetzte Schicht (aus Polyethylen, Stärke 15 mm) über dem Boden im Innern eines Gefäßes aus rostfreiem Stahl (26 cm Durchmesser, 40 cm hoch) angeordnet, über welche eine Öltrennschicht (4cm) und eine Füllkörperschicht in dieser Reihenfolge geschichtet wurden. Diese Schichten wurden abwechselnd in dieser Reihenfolge aufeinander geschichtet, so daß fünf öladsorbierende Schichten und vier Füllkörperschichten gebildet wurden, wobei die oberste Schicht eine öladsorbierende Schicht war. Schnitzel aus Polypropylenfaser zum Adsorbieren von schwimmendem Öl wurden dann unregelmäßig über die oberste Schicht eingebracht. Dies war die Öl-Wasser-Trennvorrichtung des Beispiels 1.
Öladsorbierende Schichten
Die Oberflächen der flachen Schichten aus Polypropylenfaser (26 mm Durchmesser, 4 mm stark), die einer hydrophilen Behandlung unterzogen worden waren und wasserdurchlässige Poren von 1 bis 100 um hatten, wurden gleichmäßig mit geliertem Aluminiumhydroxid (Koagulant) beschich tet, indem 1,5 l eines nichtlösliches Aluminiumhydroxid enthaltenden Elektrolyts durch jede einzelne Schicht geleitet wurde; es wurden zehn dieser Schichten während sie beschichtet wurden aufeinander geschichtet, wodurch sich eine Stärke von 40 mm ergab.
Füllkörperschichten
5 l eines nichtlösliches Aluminiumhydroxid enthaltenden Elektrolyts wurden 500 g Aktivkohle (als Pulver) mit einer Teilchengröße von 0,3 bis 1 mm zugesetzt, wodurch das Pulver integriert und eine Schicht mit einer Stärke von 20 mm gebildet wurde. Das nichtlösliche Aluminiumhydroxid verblieb in Gelform zwischen den Pulverteilchen, während das Wasser im Elektrolyt durchfloß und abgelassen wurde.
Flockungsmittel
30 × 30 cm große (als Elektroden dienende) Aluminiumplatten wurden in 0,1 %iges Salzwasser getaucht und bei einem Elektrodenabstand von 1 cm und einer Stromdichte von 3 A/dm² unter 10minütigem Rühren Elektrolyse durchgeführt, wobei auf Grund der Reaktion zwischen den Aluminiumionen der Anode und den Hydroxyionen der Kathode ein Aluminiumhydroxid enthaltender Elektrolyt in Form eines nichtlöslichen, weißen gelierten Niederschlags erhalten wurde. Dieser Elektrolyt wurde verwendet.
Beispiel 2
Wie in 7 dargestellt, wurde eine mit Platten besetzte Schicht (aus Polyethylen, Stärke 15 mm) über dem Boden der Innenseite eines Kunstharzgefäßes (Kapazität 20 l, 30 cm ∅ × 39 cm) angeordnet, auf welche eine Öltrennschicht (25 cm stark) und eine Füllkörperschicht (7 cm stark) geschichtet wurden. Auf die Oberfläche der Füllkörperschicht wurde dann eine flüssigkeitsdurchlässige Platte gesetzt; dieses Produkt wurde als die Öl-Wasser-Trennvorrichtung nach Beispiel 2 bezeichnet.
Öladsorbierende Schichten
Eine Matte aus Polypropylenfaser mit wasserdurchlässigen Poren von 1 bis 100 μm, die einer hyrophilen Behandlung unterzogen worden war, wurde zu einer Rolle mit einer Stärke von 25 cm eingerollt.
Füllkörperschichten
10 l eines Aluminiumhydroxid enthaltenden Elektrolyts wurden 2,2 kg Aktivkohle (als Pulver) mit einer Teilchengröße von 0,3 bis 1 mm ∅ zugesetzt, wodurch das Pulver integriert und eine Schicht einer Stärke von 7,3 cm gebildet wurde. Das Aluminiumhydroxid verblieb hier in Gelform zwischen den Pulverteilchen während das Wasser im Elektrolyt durchfloß und abgelassen wurde. Das zugesetzte Aluminiumhydroxid wurde ebenfalls veranlaßt, bis zu oberen Schicht des Gefäßes mit dem öladsorbierenden Material zu dringen und so eine 1 cm starke Aluminiumhydroxid-Flockungsschicht zu bilden.
Flockungsmittel
30 × 30 cm große (als Elektroden dienende) Aluminiumplatten wurden in 0,1 %iges Salzwasser getaucht und bei einem Elektrodenabstand von 1 cm und einer Stromdichte von 3 A/dm² unter 10minütigem Rühren Elektrolyse durchgeführt, wodurch auf Grund der Reaktion zwischen den Aluminiumio nen der Anode und den Hydroxyionen der Kathode ein Aluminiumhydroxid enthaltender Elektrolyt in Form eines nichtlöslichen weißen gelierten Niederschlags erhalten wurde. Dieser Elektrolyt wurde verwendet.
Flüssigkeitsdurchlässige Platte
Dies war eine Matte aus Polypropylenfaser mit wasserdurchlässigen Poren von 10 bis 100 μm und von einer Stärke von 2 cm.
Beispiel 3
Wie in 9 dargestellt, wurden fünf Öltrennschichten, von denen jede aus einer öladsorbierenden Schicht und einer Füllkörperschicht zusammengesetzt war, im gleichen Gefäß wie bei Beispiel 2 aufeinander geschichtet; dieses Produkt wurde als die Öl-Wasser-Trennvorrichtung nach Beispiel 3 verwendet. Die Materialien waren die gleiche wie in Beispiel 2, die Stärke der öladsorbierenden Schichten wurde jedoch auf 3 cm, die Stärke der Füllkörperschichten auf 2 cm geändert. Die Flockungsbehandlung wurde für jede Schicht in gleicher Art wie in Beispiel 2 durchgeführt. Auf die oberste Fläche der Öltrennschichten wurde eine 1 cm starke Flockungsschicht aufgebracht.
Beispiel 4
Die Öl-Wasser-Trennvorrichtungen der Beispiele 2 und 3 wurden, wie in 10 dargestellt, durch ein Verbindungsrohr miteinander verbunden; dieses Produkt wurde als Öl-Wasser-Trennvorrichtung nach Beispiel 4 bezeichnet.
Vergleichsbeispiel 1: Adsorptionsbehandlung
Eine mit Platten besetzte Schicht (aus Polyethylen, Stärke 15 mm)) wurde über dem Boden im Innern eines Kunstharzgefäßes (Kapazität 20 l, 30 cm ∅ × 39 cm) angeordnet; auf diese wurde eine Öltrennschicht (Stärke 25 cm) aus die gleichen Material wie bei Beispiel 2 gesetzt. Darauf wurde eine Aktivkohlepulver-Schicht (Stärke 7 cm) mit einer Teilchengröße von 0,3 bis 1 mm ∅ aufgebracht. Dieses Produkt wurde als die Öl-Wasser-Trennvorrichtung nach Vergleichsbeispiel 1 bezeichnet.
Vergleichsbeispiel 2: Trennung nach spezifischem Gewicht, Adsorption
An der Seite eines Gefäßes (Breite 50 cm, Länge 50 cm, Höhe 80 cm, Kapazität 160 l) wurde eine Ablaßöffnung so angeordnet, daß das gesamte auf dem Wasser schwimmende Öl durch diese Ablaßöffnung entfernt werden konnte. Die Flüssigkeit, von der dieses Öl entfernt worden war, konnte dann durch das öladsorbierende Material aus gleichem Stoff wie bei Beispiel 2 fließen. Dieses Produkt wurde als die Öl-Wasser-Trennvorrichtung nach Vergleichsbeispiel 2 bezeichnet.
Kompressorabwasser (Ölgehalt 432 ppm) wurde, unter Druck oder durch natürlichen Fall, bei einer Durchlaufgeschwindigkeit von 10 l/h in die jeweiligen Öl-Wasser-Trennvorrichtungen der Beispiele 1 bis 4 und die Vergleichsbeispiele 1 und 2 eingebracht. Das behandelte Wasser wurde von der letzten Austrittsöffnung eines jeden Gefäßes gesammelt und der Ölgehalt nach dem üblichen Hexanextraktgewichts-Verfahren (JIS K 0102-24.1, 2) gemessen; die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt. Bei der Trennvorrichtung nach spezifischem Gewicht im Vergleichsbeispiel 2 betrug die Verweildauer im Reservoir 16 Stunden. Tabelle 2
Das bei diesen Beispielen verwendete ölhaltige Gemisch war in stark emulgiertem Zustand; es behielt diesen Zustand selbst nach einer Standzeit von einer Woche.
Aus den in Tabelle 1 vorgelegten Ergebnissen ist zu ersehen, daß bei den Öl-Wasser-Trennvorrichtungen nach den Beispielen 1 bis 4 das im Kompressorabwasser enthaltene Öl schneller und mit größerer Präzision beseitigt werden kann als mit den Vorrichtungen nach den Vergleichsbeispielen 1 und 2.
Wie oben gezeigt, wird bei der Öl-Wasser-Trennvorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform das Pulver durch ein Flockungsmittel integriert, so daß es eine Füllkörperschicht bildet, woraufhin ein ölhaltiges Gemisch zum raschen Durchfließen durch das Flockungsmittel zwischen den Pulverteilchen gebracht wird, so daß das Kolloidöl absorbiert, kondensiert und zu groben Teilchen gebildet werden kann. In der öladsorbierenden Schicht wird das Öl in den Füllkörperschichten und der Flockungsschicht zu groben Teil chen geflockt, und das Öl, das in der Flüssigkeit enthalten ist, die dieser Vorbehandlung unterzogen worden ist, wird schließlich adsorbiert und sehr wirksam abgeschieden.
Die Flockungsschicht ist zwischen einer Füllkörperschicht und einer öladsorbierenden Schicht ausgeformt; fließt ein beliebiges Kolloidöl durch diese Flockungsschicht und entweicht es dabei, dann wird es in diesem Teil der Oberflächenschicht wirksam zu groben Teilchen umgewandelt, was es gestattet, daß das Öl in der Öltrennschicht vollständig wegadsorbiert wird. Da feines Kolloidöl in den Füllkörperschichten und der Flockungsschicht auf diese Weise wirksam geflockt und zu groben Teilchen gebildet werden, kann Öl vollständig adsorbiert, abgetrennt und in der öladsorbierenden Schicht entfernt werden. Die Kapazität der öladsorbierenden Schicht, das Öl zu adsorbieren und zu halten, betrug in Beispiel 1 etwa 10 l; beträgt also die Ölkonzentration im ölhaltigen Gemisch beispielsweise 432 ppm, dann ist es möglich, 23000 l des ölhaltigen Gemisches zu behandeln, und im Fall des Ablasses des Kompressors heißt das, daß eine gute Öltrennwirkung über einen längeren Zeitraum aufrecht erhalten werden kann.
Werden bei der obigen Vorrichtung zwei oder mehr der aus einer öladsorbierenden Schicht und einer Füllkörperschicht bestehenden Öltrennschichten übereinander geschichtet, damit eine Öl-Wasser-Trennvorrichtung geschaffen wird, dann kann der oben erwähnte Betrieb des Öltrennens in der Öltrennschicht immer wieder durchgeführt werden. Öltrennung kann also wirksamer durchgeführt werden, und die Vorrichtung beansprucht weniger Aufstellraum. Wird außerdem jede einzelne Öltrennschicht sehr dünn ausgebildet, dann kann die Flüssigkeit schneller durch die Schichten fließen; wodurch die gesamte Behandlungszeit abgekürzt werden kann, was bedeutet; daß die Behandlung schneller durchgeführt werden kann.
Bei einer Öl-Wasser-Trennvorrichtung, bei der zwei oder mehr Vorrichtungen mit einer Vorrichtung mit nur einer Öltrennschicht, wie oben, verbunden werden, kann das System in einem kleineren Raum untergebracht werden und der oben beschriebene Effekt wird synergistisch.
Wird eine Eigengewicht-Trennvorrichtung zur Vorbehandlung verwendet; dann wird die Leistung des Trennens von ölhaltigem Wasser und die Haltbarkeit der obigen Öl-Wasser-Trennvorrichtung noch besser, und die Behandlung kann schneller durchgeführt werden.

Claims

Vorrichtung zum Trennen von Öl aus einem ölhaltigen Gemisch, umfassend ein Behandlungsgefäß (2), in dem eine Eintrittsöffnung (21) für ein ölhaltiges Gemisch und eine Austrittsöffnung (22) für behandeltes durch Öltrennbehandlung erzeugtes Wasser einander gegenüber angeordnet sind, wobei das Innere des Behandlungsgefäßes mit einer Öltrennschicht (10) versehen ist, die durch abwechselndes Aufeinanderschichten von adsorbierenden Schichten (4), die sich eng gegen die Innenwände des Behandlungsgefäßes drücken, sowie von Füllkörperschichten (5) gebildet ist, in denen die Räume zwischen Pulverteilchen (5a) mit einem Flockungsmittel (5b) ausgefüllt sind, und ein spezifischer Raum im Innern des Behandlungsgefäßes (2) zwischen der Eintrittsöffnung (21) und der obersten Fläche dieser Öltrennschicht (10) aufrechterhalten wird.
Vorrichtung zum Trennen von Öl von einem ölhaltigen Gemisch nach Anspruch 1, wobei die öladsorbierenden Schichten (4) durch Aufeinanderschichten einer Vielzahl flacher Schichten (4a) gebildet sind.
Vorrichtung zum Trennen von Öl von einem ölhaltigen Gemisch nach Anspruch 2, wobei das Flockungsmittel (15) gleichmäßig auf der Oberfläche jeder einzelnen der Vielzahl flacher Schichten (4a), oder in Abständen von jeweils einigen Schichten, anhaftet.
Vorrichtung zum Trennen von Öl von einem ölhaltigen Gemisch nach Anspruch 2, wobei das Flockungsmittel geliertes Aluminiumhydroxid oder Eisenhydroxid ist.
Vorrichtung zum Trennen von Öl von einem ölhaltigen Gemisch nach Anspruch 2, wobei ein Verbindungsrohr (6) mit der Austrittsöffnung (22) des Behandlungsgefäßes (2) verbunden ist, dieses Verbindungsrohr (6) in Höhenrichtung des Behandlungsgefäßes (2) angeordnet ist, und eine sich nach außen öffnende Ablaßöffnung (61) für behandeltes Wasser an einer Stelle angeordnet ist, die einer spezifischen Höhe im Verbindungsrohr (6) innerhalb des spezifischen Raums entspricht.
Vorrichtung zum Trennen von Öl von einem ölhaltigen Gemisch nach Anspruch 2, wobei ein Puffertank (30) unmittelbar über dem Behandlungsgefäß (2) vorgesehen ist und der Luftdruck im Innern des Puffertanks (30) so eingestellt ist, daß das Innere dieses Tanks unter Mikrodruck steht.
Vorrichtung zum Trennen von Öl von einem ölhaltigen Gemisch nach Anspruch 6, wobei dem spezifischen Raum schwimmendes Öl adsorbierende Schnitzel zugesetzt sind und diese Schnitzel aus Faservlies bestehen.
Vorrichtung zum Trennen von Öl von einem ölhaltigen Gemisch nach Anspruch 2, wobei die flachen Schichten (4a) Siebschichten aus anorganischer Faser, oder organische makromolekulare Schichten sind, die fettlöslich und wasserabweisend sind.
Vorrichtung zum Trennen von Öl von einem ölhaltigen Gemisch nach Anspruch 8, wobei die flachen Schichten (4a) aus einem Material, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polypropylen, Polyethylen, Polyester, Baumwolle, Kunstseide und Glaswolle, bestehen.
Vorrichtung zum Trennen von Öl von einem ölhaltigen Gemisch nach Anspruch 1, wobei das Pulver aus einem Material, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aktivkohle, Zeolith, Diatomeenerde, aktiviertem Ton, Anthrazit, Bentonit, Aluminiumoxid, aktiviertem Aluminiumoxid, Sand, Vinylchlorid, Polypropylen und Polyethylen besteht und eine Teilchengröße von 0,1 bis 3 mm aufweist.
Vorrichtung zum Trennen von Öl von einem ölhaltigen Gemisch nach Anspruch 1, wobei eine mit Platten besetzte Schicht (3) zwischen der Austrittsöffnung (22) des Behandlungsgefäßes und der Öltrennschicht (10) vorgesehen ist.
Vorrichtung zum Trennen von Öl von einem ölhaltigen Gemisch nach Anspruch 1, wobei das aus Faservlies bestehende ein Öl adsorbierende Material (41) zu einer Rolle aufgewickelt ist, deren Achse die Höhenrichtung des Behandlungsgefäßes (2) ist.
Vorrichtung zum Trennen von Öl von einem ölhaltigen Gemisch nach Anspruch 12, umfassend eine Vielzahl geschichteter ölhaltiges Wasser trennende Schichten (23), wobei jede einzelne durch Schichten zunächst der öladsorbierenden Schicht (41) und dann der Füllkörperschicht (51) im Innern des Behandlungsgefäßes hergestellt ist.
Vorrichtung zum Trennen von Öl von einem ölhaltigen Gemisch nach Anspruch 12, wobei eine aus einem Flockungsmittel bestehende Schicht(81) auf dem obersten Schichtteil der öladsorbierenden Schicht (41) vorgesehen ist.
Vorrichtung zum Trennen von Öl von einem ölhaltigen Gemisch nach Anspruch 12, wobei das Flockungsmittel geliertes Aluminiumhydroxid oder Eisenhydroxid ist.
Vorrichtung zum Trennen von Öl von einem ölhaltigen Gemisch nach Anspruch 12, wobei ein Verbindungsrohr mit der Austrittsöffnung (22) des Behandlungsgefäßes (2) verbunden ist, dieses Verbindungsrohr in Höhenrichtung des Behandlungsgefäßes (2) angeordnet ist und eine nach außen öffnende Ablaßöffnung (61) für behandeltes Wasser an einer Stelle vorgesehen ist, die einer spezifischen Höhe im Verbindungsrohr im spezifischen Raum entspricht.
Vorrichtung zum Trennen von Öl von einem ölhaltigen Gemisch nach Anspruch 12, wobei ein Puffertank (30) unmittelbar über dem Behandlungsgefäß (2) angeordnet ist und der Luftdruck im Innern des Puffertanks (30) so eingestellt ist, daß das Innere dieses Tanks unter Mikrodruck steht.
Vorrichtung zum Trennen von Öl von einem ölhaltigen Gemisch nach Anspruch 17, wobei dem spezifischen Raum schwimmendes Öl adsorbierende Schnitzel zugesetzt sind und diese Schnitzel aus Faservlies bestehen.
Vorrichtung zum Trennen von Öl von einem ölhaltigen Gemisch nach Anspruch 12, wobei das aus Faservlies zusammengesetzte öladsorbierende Material aus einem Material ausgewählt von der Gruppe bestehend aus Polypropylen, Polyethylen, Polyester, Baumwolle, Kunstseide und Glaswolle besteht.