DE1442452C - Vorrichtung zum Trennen von Flüssig keitsgemi sehen - Google Patents

Description

muß ζ. B. von Schiften vielfach stark mit öl ver- io bereits eine Rohrlänge von 3 m bei einem Rohrdurchmischtes Wasser in größerer Menge abgelassen messer von 5 mm, um einen geringeren Restölgehalt

werden; dies darf jedoch nur geschehen, wenn das Wasser bereits so weitgehend gereinigt ist, daß eine Verschmutzung der Gewässer nicht hervorgerufen wird oder daß eine trotz aller Schutzmaßnahmen vorhandene Verschmutzung nicht noch weiter verstärkt wird. Vorrichtungen der eingangs genannten Art werden aber auch zur Reinigung verschmutzter Abwasser auf dem Festland betrieben. -

als 0,005 °/oo zu erzielen. Dies stellt einen beachtlichen Vorteil dar, der ohne zusätzlichen technischen Aufwand von der Erfindung erzielt wurde.

Nachfolgend werden die der Erfindung zugrunde liegenden theoretischen Voraussetzungen und ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand einer Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen

Fig. la und 1 b Darstellungen des in einem Rohr

g g

Bisher bekannte Vorrichtungen haben gemeinsam ao stattfindenden Entmischungsvorganges,

Fi l i i

Fig. Ic eine graphische Darstellung des durch eine Vorrichtung nach der Erfindung erzielbaren Restölgehaltes in Abhängigkeit von dem Rohrdurchmesser für unterschiedliche Rohrlängen,

F i g. 2 eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zum Trennen von Flüssigkeitsgemischen,

F i g. 3 eine zweite Ausführungsform,

F i g. 4 eine dritte Ausführungsform in Seitenansicht, teilweise im Schnitt,

F i g. 5 einen Teilschnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4,

F i g. 6 in perspektivischer und teilweise herausgebrochener Darstellung den untersten Teil der Vorrichtung nach F i g. 4,

F i g. 7 in einer der F i g. 6 entsprechenden Darstellungsart den oberen Teil der Vorrichtung nach Fig. 7.

Der in stark vergrößertem Maßstab gezeigte Längsschnitt durch einen Teil eines Rohres läßt erkennen,

den Nachteil, daß der maximale erzielbare Entmischungsgrad noch lange nicht befriedigend ist. Insbesondere bei der Anwendung dieser Vorrichtungen auf Schiffen steht zum Einbau nur verhältnismäßig wenig Raum zur Verfügung, aber auch bei auf dem as Festland aufgestellten Resnigungsstationen besteht nicht dip Möglichkeit, das Öl-Wasser-Gemisch durch Trennkammern mit einem beliebig langen Durchlaufweg zu führen. Die erzielbare Trennwirkung nimmt zwar mit der Länge eines solchen Durchlaufweges zu, jedoch ist der Größe der Trennkammern nicht durch den Einbauraum, sondern auch durch den übrigen technischen Aufwand eine Grenze gesetzt.

Die Auslegung der Trennkammern erfolgt meist
unter Anwendung der sogenannten Stokeschen 35
Formel zur Ermittlung der Absetzgeschwihdigkeit
der disperen Phase; diese Geschwindigkeit ist der
größten Höhe einer Flüssigkeitsschicht und der
Durchflußgeschwindigkeit der Mischung direkt der
erforderlichen Länge der Flüssigkeitsschicht umge- 40 wie sich kleine Teilchen A und A' mit einer Gekehrt proportional. Nach dieser Gesetzmäßigkeit aus- schwindigkeit c bzw. c' fortbewegen. Diese Geschwingelegte Trennkammern ergeben einen optimalen digkeit läßt sich jeweils in eine parallel zur Rohr-Restölgehalt von beispielsweise O,4°/oo (s. die Er- längsachse liegende Geschwindigkeitskomponente b läuterung zu F i g. 1 c weiter unten). Demgegenüber bzw. V und in eine hierzu senkrechte Geschwindigwird die Erreichung eines Wertes von 0,1 °/<jo für 45 keitskomponente α bzw. α' zerlegen. Die Teilchen A erforderlich gehalten; dies Ziel konnte jedoch noch und A' setzen sich auf der Innenfläche des Rohres nicht erreicht werden. ab und bilden auf dieser einen Ölfilm. Ein bereits

Hiervon ausgehend, lag der Erfindung die Aufgabe vorhandener Ölfilm erleichtert das Abscheiden weizugrunde, eine Vorrichtung zum Trennen von Flüssig- terer ölteilchen. Das Teilchen S z. B. hat einen keitsgemischen zu schaffen, mit der es möglich ist, 50 kleineren Durchmesser als das Teilchen L. Während den angestrebten Wert für den Restölgehalt zu sich das Teilchen S für sich allein an der Stelle s des

Rohres festsetzen würde, ist dies für das Teilchen L an der Stelle/ der Fall. Wenn jedoch die TeilchenS und L an der Stelle C kollidieren, wird die Äusschei-SS dung wesentlich beschleunigt, so daß sie bereits an der Stelle m des Röhret stattfindet.

Somit ist ein solches Rohr in der Lage, die Ausscheidung der Teilchen und die Zusammenballung derselben zu fördern; die gewünschte Ausscheidung

die dünnwandigen Rohre des Rohrbündel einen 60 kann sogar auch aus einem Gemisch mit sehr feiner kleineren Durchmesser als 10 mm aufweisen. Verteilung, al3o aus einer sogenannten Emulsion, mit

derselben guten Wirkung erfolgen. Vom Verteilungsgrad der das Gemisch bildenden Bestandteile hängen die jeweils auszuwählenden Durchmesser- und

ölgehalt als bisher erreichen läßt. Bei Auslegung einer 65 Längenwerte der Rohre ab.
Trennkammer nach der zuvor genannten Gesetz- Eine weitere Gegebenheit bei derartigen Ausschei-

mäßigkeit ist ein Absinken des niedrigsten Rest- dungsvorgängen besteht darin, daß in Fließrichtung ölgchaltL'.-. j;iler Π, Ι'·'-·« in iiiiem besonderen Maße sich abscheidende Teilchen, bezogen auf eine senk-

erreichen, ohne daß hierzu die Vorrichtung eine in der Praxis nicht mehr zu verwirklichende Größe oder eine auf andere Art besonders aufwendige Bauweise erhält.

Für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit einer Trennkammer, in der das Flüssigkeitsgemisch durch ein Rohrbündel geführt wird, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

Durch die Wahl dieses besonders kleinen Rohrdurchmessera hat die Erfindung eine Vorrichtung geschaffen, mit der 3ich ein wesentlich niedrigerer Rest-

recht zur Fließrichtung liegende Querschnittsebene (F i g. 1 b), sich über den Kreisumfang des Rohres nach oben bewegen, wenn sie spezifisch leichter sind als die umgebende Flüssigkeit, während sich abscheidende Teilchen über denselben Weg in Abwärtsrichtung bewegen, wenn sie spezifisch schwerer sind als die umgebende Flüssigkeit. Dementsprechend sind in Fig. Ib ausgeschiedene Teilchen D und F eingetragen, die sich jeweils in einem der Ausscheidungsbereiche E bzw. G befinden, welche ihrerseits oberhalb oder unterhalb der Teilchen D oder F liegen. Das Teilchen D bewegt sich in der durch einen Pfeil d angegebenen Aufwärtsrichtung, während sich das Teilchen F in einer durch den Pfeil d' angegebenen Abwärtsrichtung bewegt.

Der Grad der auf diese Weise stattfindenden Entmischung ist nicht nur vom Rohrdurchmesser, sondern auch von der Rohrlänge L abhängig. Ein Zusammenhang zwischen der Rohrlänge L, der größten Höhe einer Flüssigkeitsschicht H, der Geschwindigkeit ν eines ausgeschiedenen Teilchens und der Durchflußgeschwindigkeit der Mischung V ist durch die Gleichung

gegeben. In F i g. 1 c ist der für verschiedene Rohrlängen jeweils erzielte Restölgehalt in Abhängigkeit vom Rohrdurchmesser dargestellt. Die zur Ermittlung der eingetragenen Kurven verwendete Vorrichtung hatte eine Durchsatzleistung von 3 t/h bei einer Durchflußgeschwindigkeit von 1,0 cm/s. Die Einlaßölkonzentration betrug 3,5 %>o.

Aus der zuvor genannten Gleichung läßt sich auch in einem unterhalb von 10 mm liegenden Rohrdurchmesserbereich nur auf einen zu erwartenden Restölgehalt schließen, der knapp unter dem Wert von 0,04 %o liegt. Diesem Verlauf entspricht der gestrichelte Teil des etwa waagerechten Kurvenstückes. Die für drei unterschiedliche Rohrlängen ermittelten Werte des Restölgehaltes lassen überraschenderweise erkennen, daß der tatsächliche Restölgehalt unterhalb der Durchmessergrenze von 10 mm sehr stark absinkt, so daß je nach Rohrlänge sogar ein Restölgehalt erreicht werden kann, der unterhalb von 0,005 °/oo liegt. Damit beträgt der tatsächliche Restölgehalt etwa nur den zehnten Teil des nach der genannten Formel zu erwartenden Restölgehaltes.

In F i g. 2 ist eine erste praktische Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt, die besonders zur Anwendung auf einem Schiff geeignet ist. Zur Zuführung von ölverschmutztem Wasser dient ein Einlaß 1, der in eine Vorentmischungskammer 2 führt. In dieser findet eine Trennung der im Gemisch enthaltenen Bestandteile .entsprechend den Unterschieden im spezifischen Gewicht statt. Das leichtere öl sammelt sich in einem Vorratsbehälter 3, während sich am Boden der Vorentmischungskammer 2 insbesondere auch Bestandteile von besonderem großen spezifischen Gewicht, wie z. B. Erde, Sand od. dgl., absetzen können.

Eine Trennkammer 4 ist mit dünnwandigen Rohren aus Polyvinylchlorid gefüllt, die einen Durchmesser von 5 mm und eine Länge von 3 m haben und parallel zur Strömungsrichtung liegen. Es können natürlich auch andere geeignete Kunstharze oder Metall verwendet werden. Auch ist der zwischen den Rohren liegende Raumquerschnitt klein genug, um eine ausreichende Entmischung zu erzielen, so daß die Flüssigkeit auch durch den zwischen den Rohren liegenden Raum geleitet werden kann. Da in diesem Falle der Flüssigkeitsdruck an der Innen- und der Außenseite der Rohre gleich groß ist, kann das Rohrmaterial dünner bzw. weniger fest sein. Von der Trennkammer 4 gelangen das öl und das Wasser in eine Absetzkammer 5, in der sich diese entmischten Bestandteile auf Grund ihres unterschiedlichen

ίο spezifischen Gewichtes trennen. Das gereinigte Wasser sammelt sich in einem Wasserraum 6, dem das Wasser durch einen Wasserablauf 7 entnommen werden kann. Über eine Ablaßleitung 8 für das öl kann dieses den Vorratsbehältern 3 entnommen werden. Am Boden der Kammern abgesetzte feste Bestandteile, wie Erde, Sand od. dgl., können durch Mannlöcher 9 entnommen werden.

Die beschriebene Vorrichtung zeigt auch dann eine gute Entmischungsleistung, wenn das verschmutzte

ao Wasser durch Pumpen zugeführt wird. Aus der nachfolgend aufgeführten Tabelle gehen einzelne Entmischungsergebnisse hervor, die mit einer Vorrichtung erzielt wurden, die eine Nennleistung von 25 t/h hatte.

Art des gemischten Öles	Einlaß- Ölgehalt	Behandelte Menge	Rest ölgehalt
A Schweröl.. A Schweröl.. C Schweröl.. C Schweröl..	10%« 3Oo/O(, 10°/0„ 5°/„„	25 t/h 25 t/h 25 t/h 50 t/h	0,006'V0n 0,053"Z00 0,012 ·>/„„ 0,035"V1n

Es war mit dieser Vorrichtung also nicht nur möglich, geringere Restölgehalte als 0,l°/oo für das auf dem Schiff anfallende ölige Wasser zu erzielen, sondern sie konnte auch mit einer Leistung betrieben werden, die mehr als das doppelte der Nennleistung betrug, falls bestimmte ölsorten und Mischungsverhältnisse vorlagen.

In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung dargestellt, die zum Aufstellen auf dem Festland vorgesehen ist. Über einen Einlaß 10 wird ölverschmutztes Wasser zugeführt, dem durch einen weiteren Einlaß U nach Bedarf z. B. ein Gerinnungsmittel zugesetzt werden kann. In einem vorgeschalteten Behälter 12 können ein erstes Absetzen fester und schwerer Bestandteile und eine Beruhigung des durch die Speisepumpen aufgewirbelten Öl-Wasser-Gemisches erfolgen. Dieses gelangt anschließend in eine Vorentmischungskammer 13, der durch einen Auslaß 14 gegebenenfalls weitere feste und schwere Bestandteile entnommen werden können. Im oberen Bereich der Vorentmischungskammer 13 befindet sich ein Sammelbehälter 15 für öl, das sich auf Grund der Differenz des spezifischen Gewichtes bereits vom Wasser getrennt hat. Eine Trennkammer 16 ist mit Rohren aus Polyvinylchlorid gefüllt, die einen Durchmesser von 2 mm haben. Das Flüssigkeitsgemisch strömt aus der Trennkammer 16 in eine Absetzkammer 17. Das abgeschiedene Wasser kann sich in einem Wasserraum 18 sammeln, der über einen Wasserablauf 19 entleert wird. Mit dieser Vorrichtung wurde Industrieabwasser mit einem Gehalt an im wesentlichen aus öl bestehenden Verunreinigungen von 0,3°/oo behandelt; der Restölgehalt betrug 0,0015 bis 0,002 «/00.

Die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung besteht aus mehreren, übereinander angeordneten, mittels Flanschen 21a aneinander befestigten Zellen 20 und 20', von denen die untere Zelle 20 eine Trennkammer bildet und mit zahlreichen Rohren 24 α gefüllt ist. Zwischen der Zelle 20 und der angrenzenden Zelle 20' befindet sich eine kreisförmige Trennwand 23, die an der Bodenkante eines Außenzylinders 21 und eines Innenzylinders 22 der jeweiligen Zelle 20 bzw. 20' befestigt ist. Der Außenzylinder 21 und der Innenzylinder 22 liegen konzentrisch zueinander. Zwischen ihnen sind Trennwände 24 b vorgesehen, die ebenfalls konzentrisch angeordnet sind und im oberen Bereich einer jeden Zelle 20' einen Zwischenraum zur Oberkante des Innenzylinders 22 frei lassen.

Die Zelle 20 und die Zelle 20' (Fi g. 6 und 7) sind jeweils so ausgebildet, daß sie in ihrem oberen Bereich eine Verbindungsöffnung 23 a haben, durch die das Flüssigkeitsgemisch in die jeweils angrenzende Zelle 20' gelangen kann. In diese Verbindungs- ao Öffnung 23a wird das Flüssigkeitsgemisch durch eine Trennwand 23 b hineingeleitet, die eine in radialer Richtung liegende Begrenzung des Strömungsweges darstellt.

Die untere Zelle 20 bildet also mit ihren Rohren 24a eine Trennkammer, in die über ein Einlaßrohr 25 ein Öl-Wasser-Gemisch eingespeist wird. Dieses steigt in der Zelle 20 hoch, bis es nach Durchlaufen der Rohre 24 a über die Verbindungsöffnung 23 a in die darüberliegende Zelle 20' gelangt. Sowohl in der Zelle 20 als auch in der Zelle 20' sind kurz vor den Verbindungsöffnungen 23 a Abstreifbleche 27 angeordnet, die eine bereits abgeschiedene ölschicht abstreifen und Steigrohren 28 zuführen, über die es abgeleitet werden kann. Die in den Zellen 20' befindlichen Trennwände 24 b sind gebogene Stahlplatten, die allein oder im Zusammenwirken mit weiteren Platten aus Kunstharz od. dgl. als Strömungsregulierungswände dienen. In den Boden des untersten Innenzylinders 22 der Zelle 20 ist ein Auslaßrohr 26 eingesetzt, durch das das gereinigte Wasser entnommen wird. Dieses ist zuvor aus dem oberhalb der Trennwände 24 b befindlichen Raum der obersten Zelle 20' in den Innenzylinder 22 übergetreten, nachdem zuvor die Flüssigkeit mit dem niedrigen spezifischen Gewicht, also das Öl, abgelassen wurde.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Trennen von Flüssigkeitsgemischen, insbesondere von Öl-Wasser-Gemischen, mit einer Vielzahl in Strömungsrichtung der Flüssigkeit in Form eines Rohrbündels waagerecht angeordneter Rohre von geringem Durchmesser und einer nachgeschalteten Absetzkammer, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnwandigen Rohre des Rohrbündels einen kleineren Durchmesser als 10 mm aufweisen.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen