-
Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsabscheider, insbesondere zum Trennen von Gemischen aus Wasser und spezifisch leichteren Flüssigkeiten wie Öl, Benzin, Fett oder dergleichen, mit einem Abscheiderbehälter, der einen Einlass und einen Auslass aufweist, und mit einem im Abscheiderbehälter angeordneten Einsatzbehälter, dessen Ablauf mit dem Auslass des Abscheiders verbunden ist.
-
Es ist seit relativ langer Zeit bekannt, für die Reinigung von Öl- bzw. Benzin-Wasser-Gemischen Flüssigkeitsabscheider in Form von reinen Schwerkraftabscheidern zu verwenden, bei denen die spezifisch leichteren Anteile an die Oberfläche der im Abscheiderbehälter befindlichen Flüssigkeit aufsteigen und sich dort ansammeln, während die spezifisch schwereren Teilchen auf den Boden des Abscheiderbehälters sinken. Da die reinen Schwerkraftabscheider den gehobenen Ansprüchen an die Reinigungsleistung nicht mehr in allen Anwendungsfällen genügen können, wurden sogenannte Koaleszenzabscheider entwickelt, bei denen neben dem Schwerkraftprinzip auch Koaleszenzfilter eingesetzt werden, um auch feinste dispergierte Öltröpfchen durch oberflächenaktives Material zurückzuhalten und zu größeren Öltropfen umzubilden, die dann wiederum nach dem Schwerkraftprinzip aufsteigen.
-
Während zunächst der Koaleszenzabscheider einem Schwerkraftabscheider, der aus einem Leichtflüssigkeitsabscheider und einer Schlammfangvorrichtung bestehen kann, nachgeschaltet war, finden heutzutage in der Regel sogenannte integrierte Anlagen Verwendung, bei der die einzelnen Reinigungsbehälter bzw. Aggregate nicht als jeweils separate Bauteile ausgebildet und hintereinander angeordnet, sondern innerhalb des Abscheiderbehälters vorgesehen sind. Auf diese Weise sind die Schlammfangvorrichtung, der Leichtflüssigkeitsabscheider und der Koaleszenzabscheider vollständig in nur einem Abscheiderbehälter integriert, ohne dass sie zusätzlichen Bauraum erfordern. Bei den integrierten Flüssigkeitsabscheidern tritt jedoch das Problem auf, dass die in dem Abscheiderbehälter angeordneten Aggregate, d. h. insbesondere die Schlammfangvorrichtung und der Leichtflüssigkeitsabscheider einer wesentlichen Baugrößenbeschränkung durch den Abscheiderbehälter unterworfen sind.
-
Sowohl für die Funktion der Schlammfangvorrichtung als auch für den Leichtflüssigkeitsabscheider ist es zur Erzielung eines hohen Abscheidegrades notwendig, dass die Schlammanteile bzw. die leichten Flüssigkeitströpfchen ausreichend Zeit haben, sich am Boden abzusetzen bzw. in beruhigter Strömung aufzusteigen und sich durch Anlagerung zu vergrößern. Um die Verweilzeit im Flüssigkeitsabscheider zu verlängern, ist es bekannt, im Abscheiderbehälter eine Vielzahl von Leitwänden vorzusehen, um das zu reinigende Flüssigkeitsgemisch zwischen dem Einlauf und dem Eintritt in den eingesetzten Behälter auf einem definierten, möglichst langen Strömungsweg zu führen. Die Montage von Leitwänden in dem Abscheiderbehälter ist jedoch aufgrund der sehr beengten Platzverhältnisse schwierig und somit zeitaufwändig und teuer.
-
Die
AT 394847 B beschreibt einen Leichtflüssigkeitsabscheider mit einem Zulauf, einem Ablauf sowie einem in den Abscheider integrierten quaderförmigen Filterkörper mit flüssigkeitsdurchlässigen und flüssigkeitsundurchlässigen Flächen.
-
Aus der
DE 40 019 20 A1 ist ein Leichtflüssigkeitsabscheider mit zwei Einsätzen aus einem abscheidewirksamen Material als Koaleszenzelementen bekannt, die quer zur Strömungsrichtung angeordnet sind.
-
Die
US 5,207,895 A betrifft ein Öl-Wasser-Abscheider mit in einem zylindrischen Behälter integrierten vertikalen Koaleszenz-Säulen zur Entfernung des Öls aus dem Öl-Wasser-Gemisch.
-
In der
DE 296 16 832 U1 ist ein Leichtflüssigkeitsabscheider mit einer quer zur horizontalen Strömungsrichtung angeordneten Koaleszenzeinheit mit zugeordneten Leitelementen in Strömungsrichtung beschrieben.
-
Die
DE 25 51 416 A1 betrifft die Abtrennung von Öl aus mit Öl verunreinigtem Wasser, wobei das verunreinigte Wasser durch einen Behälter mit einem Eintritt und einem Austritt geleitet wird und wobei im Behälter mehrere Koaleszenzfilter vorgesehen sind, die quer zur horizontalen Strömungsrichtung angeordnet sind.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Flüssigkeitsabscheider der genannten Art zu schaffen, der einen hohen Abscheidegrad bei einfachem konstruktivem Aufbau gewährleistet.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Flüssigkeitsabscheider mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, bei dem der im Abscheiderbehälter angeordnete Einsatzbehälter zwischen einem in seinem einen Endbereich angeordneten Zulauf und einem mit dem Auslass des Abscheiderbehälters verbundenen, im anderen, entgegengesetzten Endbereich angeordneten Ablauf einen Strömungskanal definiert, in dem zumindest zwei in Strömungsrichtung beabstandete Koaleszenzfilter und/oder eine oder mehrere Vorrichtungen zur Beruhigung und Vergleichmäßigung der Strömung angeordnet sind, bei denen es sich beispielsweise um Lochbleche handeln kann.
-
Die Verwendung des Einsatzbehälters gibt die Möglichkeit, diesen außerhalb des Abscheiderbehälters vorzufertigen und anschließend als fertiges Modul in den Abscheiderbehälter einzusetzen. Auf diese Weise ist eine einfache Montage der zur Erzielung eines vorbestimmten Strömungskanals notwendigen Bauteile und somit insgesamt eine kostengünstige Herstellung des Flüssigkeitsabscheiders möglich. Der Zulauf und der Ablauf des Einsatzbehälters sind an entgegengesetzten Enden des Strömungskanals angeordnet, so dass der Strömungsweg innerhalb des Einsatzbehälters längst möglich ausgebildet und der im Einsatzbehälter vorhandene Raum günstig ausgenutzt ist. Es hat sich als äußerst vorteilhaft erwiesen, in dem Strömungskanal zwei oder mehr Koaleszenzfilter vorzusehen, die in Strömungsrichtung deutlich voneinander beabstandet sind. Die Koaleszenzfilter, die beispielsweise aus Kunststoffschaummaterial oder natürlichen bzw. künstlichen Füllmaterialien gebildet sein können, bewirken eine wesentliche Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit und somit eine starke Strömungsberuhigung, wodurch die Verweilzeit der Flüssigkeit innerhalb des Einsatzbehälters erhöht und die Reinigungswirkung gesteigert ist.
-
Alternativ oder zusätzlich zu den Koaleszenzfiltern können auch ein oder mehrere Vorrichtungen zur Beruhigung und Vergleichmäßigung der Strömung angeordnet sein, wobei es sich beispielsweise um gelochte Scheiben oder Gitter aus Metall, Kunststoff oder natürlichem Material handeln kann. Bei derartigen Scheiben oder Gittern ist der Vorteil gegeben, dass sie sich auch nach längerer Betriebszeit praktisch nicht mit in der Flüssigkeit mitgeführten Verunreinigungen, insbesondere Schlamm oder anderen Partikeln zusetzen und verstopfen, so dass der Reinigungsaufwand gering ist. Zu einer Beruhigung der Flüssigkeitsströmung innerhalb des Einsatzbehälters trägt bei, wenn starke Richtungsänderungen oder Abrisskanten vermieden sind. Aus diesem Grund ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Strömungskanal einen im wesentlichen geradlinigen Verlauf besitzt, wobei an einem Ende der Zulauf und am entgegengesetzten Ende der Ablauf angeordnet ist. Im Bereich des Ablaufs, d. h. am Ende des Strömungskanals, tritt die Flüssigkeit durch den Ablauf, der in an sich bekannter Weise mit einem schwimmergesteuerten Verschluss versehen sein kann, in eine weiterführende Ablaufleitung und anschließend in ein Steigrohr ein und gelangt so zum Auslass des Abscheiderbehälters.
-
Mit dem erfindungsgemäßen Einsatzbehälter bzw. dem durch diesen gebildeten Strömungskanal kann auch dann eine ausreichende Reinigung des Abwassers erreicht werden, wenn der Einsatzbehälter das einzige Einbauteil des Abscheiderbehälters ist, d. h. innerhalb des Abscheiderbehälters und außerhalb des Einsatzbehälters keine weiteren Leitwände angeordnet sind. In diesem Fall wirkt das Volumen des Abscheiderbehälters außerhalb des Einsatzbehälters ohne räumliche Trennung gleichzeitig als Schlammfangvorrichtung und als Leichtflüssigkeitsabscheider, während im Einsatzbehälter die Feinreinigung des Abwassers erfolgt. Diese Ausgestaltung ist montagetechnisch sehr günstig, da alle wesentlichen Einbauten des Abscheiderbehälters bis auf gegebenenfalls die Einlaufkonstruktion in dem Einsatzbehälter vormontiert und dann zusammen mit diesen eingesetzt werden können. Um den innerhalb des Einsatzbehälters vorhandenen Strömungsweg möglichst lang auszubilden, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Einsatzbehälter sich annähernd über die gesamte innere, lichte Weite des Abscheiderbehälters erstreckt.
-
In der Regel sind der Einlass und der Auslass am Abscheiderbehälter diametral gegenüberliegend angeordnet. Darüber hinaus sollten der Zulauf und der Ablauf des Einsatzbehälters auf entgegengesetzten Seiten angeordnet sein. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Zulauf des Einsatzbehälters auf der dem Einlass des Abscheiderbehälters abgewandten Seite angeordnet ist, so dass das zu reinigende Flüssigkeitsgemisch zunächst den gesamten Abscheiderbehälter durchströmen muss, bevor es in den Einsatzbehälter eintreten kann. Auf diese Weise lassen sich die Strömungswege im Abscheiderbehälter außerhalb des Einsatzbehälters verlängern und insbesondere Kurzschlussströmungen zwischen dem Einlass des Abscheiderbehälters und dem Zulauf des Einsatzbehälters vermeiden.
-
Der weitestmögliche Abstand zwischen dem Einlass des Abscheiderbehälters und dem Zulauf des Einsatzbehälters lässt sich erzielen, wenn der Zulauf des Einsatzbehälters auf einer den Einlass und den Auslass verbindenden Geraden angeordnet ist. Da jedoch häufig im Bereich des Einlasses und des Auslasses des Abscheiderbehälters zusätzliche Einbauteile, beispielsweise eine Einlaufschikane oder ein Auslass-Steigrohr, angeordnet sind, ist der auf dieser Verbindungslinie vorhandene Bauraum in geringem Maße eingeschränkt. Um den Durchmesser des Abscheiderbehälters für den Einsatzbehälter vollständig nutzen zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die den Einlass und den Auslass des Abscheiderbehälters verbindende Gerade relativ zu einer den Zulauf und den Ablauf des Einsatzbehälters verbindenden Graden um einen vorbestimmten geringen Winkel, insbesondere im Bereich von 5° bis 30° in Umfangsrichtung des Abscheiderbehälters versetzt ist.
-
Günstige Strömungseigenschaften innerhalb des Einsatzbehälters lassen sich erzielen, wenn der dort gebildete Strömungskanal zwischen dem zulaufseitigen Endbereich und dem ablaufseitigen Endbereich einen mittleren Beruhigungsabschnitt aufweist, der über seine gesamte Länge einen im wesentlichen konstanten Querschnitt und insbesondere einen Rechteckquerschnitt aufweist.
-
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Querschnitt des Strömungskanals innerhalb des Einsatzbehälters sich zumindest abschnittsweise in Strömungsrichtung vergrößert, so dass durch die stetige Aufweitung des wirksamen Strömungsquerschnittes eine Beruhigung der Flüssigkeitsströmung auftritt.
-
Der Zulauf und der Ablauf des Einsatzbehälters sind in der Regel von die Behälterwandung durchdringenden Rohrleitungen gebildet. Um sowohl beim Eintreten der Flüssigkeit in den Einsatzbehälter als auch beim Austreten der Flüssigkeit in die weiterführende Auslassleitung übermäßige Strömungsturbulenzen zu vermeiden, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Querschnitt des zulaufseitigen Endbereichs des Einsatzbehälters sich in Strömungsrichtung erweitert und/oder der Querschnitt des ablaufseitigen Endbereichs des Einsatzbehälters sich in Strömungsrichtung verjüngt. Auf diese Weise erfährt der wirksame Strömungsquerschnitt im zulaufseitigen Endbereich eine allmähliche, vorzugsweise allseitige Aufweitung, wodurch die Strömung beruhigt ist. Andererseits wird der wirksame Strömungsquerschnitt im ablaufseitigen Endbereich durch die allmähliche Querschnittsverengung kontinuierlich in den Querschnitt der weiterführenden Ablaufleitung überführt, so dass auch in diesem Bereich übermäßige Abrisskanten vermieden sind. Die Querschnittserweiterung bzw. -verengung besitzt vorzugsweise eine Kegelform mit einem Kreis-, Ellipsen-, Quadrat-, Rechteck- oder Polygonquerschnitt.
-
Von dem über den Einlass des Abscheiderbehälters zugeführten Flüssigkeitsgemisch steigen bereits während des Durchströmens des Abscheiderbehälters die größeren Öltröpfchen an die Oberfläche auf und sammeln sich dort zu einer Öl- bzw. Leichtflüssigkeitsschicht an. Um zuverlässig zu gewährleisten, dass die bereits abgeschiedenen Öltröpfchen nicht in den Einsatzbehälter gelangen, kann dessen Zulauf in seinem unteren Bereich, d. h. unterhalb der sich im Abscheiderbehälter maximal einstellenden Leichtflüssigkeitsschicht angeordnet sein, wodurch gewährleistet ist, dass nur vorgereinigte Flüssigkeit in den Strömungskanal eintritt. Dies ist insbesondere sichergestellt, wenn der Zulauf des Einsatzbehälters in dessen Boden oder in Bodenhöhe angeordnet ist. Gegebenenfalls kann über Einlaufschikanen oder entsprechend geführte Zulaufleitungen sichergestellt werden, dass nur Wasser aus den unteren Flüssigkeitsschichten des Abscheiderbehälters in den Einsatzbehälter eintreten kann.
-
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:
-
1a, 1b einen Flüssigkeitsabscheider gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in Aufsicht und im Querschnitt,
-
2 eine Abwandlung des Flüssigkeitsabscheiders gemäß 1 in Aufsicht und
-
3a, 3b einen Flüssigkeitsabscheider gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in Aufsicht und im Querschnitt.
-
Ein in den 1a und 1b dargestellter Flüssigkeitsabscheider 10 umfasst einen Abscheiderbehälter 11, der einen Kreisquerschnitt besitzt. Nahe der Oberseite des Abscheiderbehälters 11 ist ein Einlass 12 mit sich anschließender Einlassschikane vorgesehen, wodurch das über den Einlass 12 zugeführte, zu reinigende Flüssigkeitsgemisch in einem Einlasskanal 12a nach unten zum Boden des Abscheiderbehälters 11 gerichtet wird. Dem Einlass 12 diametral gegenüberliegend ist im Abscheiderbehälter 11 ein Auslass 13 vorgesehen, durch den die gereinigte Flüssigkeit den Abscheiderbehälter 11 verlassen kann.
-
Innerhalb des Abscheiderbehälters 11 ist ein langgestreckter, in Aufsicht im wesentlichen rechteckiger Einsatzbehälter 15 angeordnet, der sich von dem Einlass 12 bis zu dem Auslass 13 des Abscheiderbehälters erstreckt und – wie 1b zeigt – in der oberen Hälfte des Abscheiderbehälters 11 angeordnet sowie über Beine 24 auf dessen Grund abgestützt ist. Eine dem Einlass 12 zugewandte Wandung des Einsatzbehälters 15 dient gleichzeitig als Wandung 12b des vertikalen Einlasskanals 12a. Da der Einsatzbehälter 15 über die Beine 24 mit Abstand vom Boden des Abscheiderbehälters 11 angeordnet ist, kann der untere Bereich des Volumens des Abscheiderbehälters 11 als Schlammfangvorrichtung dienen, während der obere, den Einsatzbehälter 15 umgebende Bereich des Volumens des Abscheiderbehälters 11 als Leichtflüssigkeitsabscheider dient. Das Grenzbereich zwischen der unteren Schlammfangvorrichtung und dem oberen Leichtflüssigkeitsabscheider ist im wesentlichen durch die Lage des unteren Mündungsendes des vertikalen Einlasskanals 12a bestimmt. Auf der dem Einlass 12 abgewandten Seite des Einsatzbehälters 15 ist nahe dem Auslass 13 des Abscheiderbehälters 11 ein Zulauf 17 des Einsatzbehälters 15 ausgebildet, der ein vertikales Zulaufrohr 17a umfasst, an dessen oberem Ende das zu reinigende Flüssigkeitsgemisch einströmen kann. Das obere Ende des vertikalen Zulaufrohres 17a ist unterhalb der sich im Abscheiderbehälter 11 maximal einstellenden Leichtflüssigkeitsschicht angeordnet. Um sicherzustellen, dass in das Zulaufrohr 17a nur Flüssigkeit aus tieferliegenden Bereichen der im Abscheiderbehälter 11 befindlichen Flüssigkeit einströmen kann, ist das obere Ende des Zulaufrohres 17a im Abstand mit einem Leitrohr 23 umgeben, das an seinem oberen Ende aus der im Abscheiderbehälter 11 befindlichen Flüssigkeit hervorsteht und am unteren Ende tiefer als das obere Ende des Zulaufrohres 17a liegt. Die Flüssigkeit, die in das Zulaufrohr 17a einströmt, muss somit vorher die Unterkante des Leitrohres 23 unterströmen.
-
An seinem unteren Ende geht das Zulaufrohr 17a in einen horizontalen, zulaufseitigen Endbereich 15a des Einsatzbehälters 15 über, wobei der Strömungsquerschnitt des zulaufseitigen Endbereichs 15a sich in Strömungsrichtung in alle Richtungen kontinuierlich erweitert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine kreiskegelförmige Konfiguration des zulaufseitigen Endbereichs 15a dargestellt.
-
Der Innenraum des Einsatzbehälters 15 bildet einen Beruhigungsabschnitt 15b, der einen konstanten, rechteckigen Querschnitt aufweist. An der stromauf gelegenen Seite des Beruhigungsabschnitts 15b ist ein erster Koaleszenzfilter 19a angeordnet, der zu einer Strömungsberuhigung führt. Ein gleichartiger Koaleszenzfilter 19b ist am stromab gelegenen Ende des Beruhigungsabschnitts 15b vorgesehen. Zwischen den beiden Koaleszenzfiltern 19a und 19b, d. h. innerhalb des Beruhigungsabschnitts 15b ist die Strömung derart beruhigt, dass die Leichtflüssigkeit ausreichend Zeit hat, um an die Oberfläche aufzusteigen.
-
An den am stromab gelegenen Ende des Beruhigungsabschnitts 15b liegenden Koaleszenzfilter 19b schließt sich ein ablaufseitiger Endbereich 15c des Einsatzbehälters 15 an, bei dem sich der Strömungsquerschnitt in Strömungsrichtung verengt. Am Ende des ablaufseitigen Endbereichs 15c, d. h. nahe dem Einlass 12 des Abscheiderbehälters 11, ist im Boden des Einsatzbehälters 15 ein Ablauf 18 ausgebildet, der mittels eines schwimmergesteuerten Ventils 20, das in einem rohrförmigen, gelochten oder gitterartigen Käfig 21 geführt ist, verschließbar ist. An den Ablauf 18 schließt sich eine unterhalb des Einsatzbehälters 15 im wesentlichen horizontal verlaufende Ablaufleitung 25 an, die an ihrem Ende in ein Steigrohr 14 übergeht, das zu dem Auslass 13 des Abscheiderbehälters 11 führt.
-
Wie 1a zeigt, ist bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel der Einsatzbehälter 15 zwischen dem Einlass 12 und dem Auslass 13 des Abscheiderbehälters 11 angeordnet, wobei aufgrund der Einlassschikane 12a und aufgrund des Steigrohres 14 der Einsatzbehälter in seiner Längsabmessung etwas geringer als der Durchmesser des Abscheiderbehälters 11 sein muss. Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieses Problem dadurch gelöst, dass der Einsatzbehälter 15 relativ zu dem Einlass 12 und dem Auslass 13 des Abscheiderbehälters 11 um ein geringes Maß in Umfangsrichtung des Abscheiderbehälters 11 versetzt ist. Wie 2 zeigt, liegen der Einlass 12 und der Auslass 13 des Abscheiderbehälters 11 diametral gegenüber, wie durch die Verbindungsgerade A angedeutet ist. Der langgestreckte Einsatzbehälter 15 weist an einem Ende seinen Zulauf 17 und am anderen Ende seinen Ablauf 18 auf, die auf der Längsachse B des Einsatzbehälters 15 liegen. Wie 2 zeigt, sind die Verbindungsgerade A und die Längsachse B um einen Winkel von ca. 30° relativ zueinander versetzt, wodurch bewirkt wird, dass die Längserstreckung des Einsatzbehälters 15 im wesentlichen der lichten Weite des Abscheiderbehälters 11 entsprechen kann, da dessen Einlass und dessen Auslass nunmehr versetzt zu dem Einsatzbehälter 15 liegen.
-
Das in den 3a und 3b gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1a und 1b lediglich dadurch, dass das vertikale Zulaufrohr 17a nicht in einen horizontal in den Einsatzbehälter 15 mündenden, sich in Strömungsrichtung erweiternden Endabschnitt übergeht, sondern an seinem unteren Ende nunmehr unterhalb des Einsatzbehälters 15 in einem horizontalen Abschnitt 17b verläuft und dort in einen sich vertikal nach oben öffnenden, sich ebenfalls in Strömungsrichtung erweiternden Einlass- bzw. Endbereich 15a übergeht. Auf diese Weise wird das über das Zulaufrohr 17 in den Einsatzbehälter 15 eintretende Flüssigkeitsgemisch vertikal von unten zugeführt, wodurch das Aufschwimmen der Leichtflüssigkeit gefördert wird.
