DE2027479A1 - Verfahren zur mechanischen Oberflächenreinigung von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

• Verfahren zur mechanischen Oberflächenreinigungw von Plüssigkeiten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mechanischen Oberflächenreinigung von Flüssigkeiten,die an ihrer Oberfläche durch spezifisch leichtere Medien,insbesondere durch andere Blüssigkeiten,verunreinigt sind.
• Der wohl bedeutendste Anwendungsfall für die Erfindung liegt in der Reinigung von Seen und Gewässern,deren Oberfläche aus irgendwelchen Gründen durch Flüssigkeiten wie Heizöl,Benzin oder durch flüssige bzw. feste Chemikalien, deren spezifisches Gewicht niedriger ist als das von Wasser, verunreinigt worden ist,und deren schnelle und kostengünstige Beseitigung von großer gesundheitlicher und volkswirtschaftlicher Bedeutung sein kann.
• Es sind außer den chemischen Reinigungsverfahren,bei denen mit Rilie von Chemikalien das die Wasseroberfläche verunreinigende medium durch chem. Reaktion umgewandelt und damit unschädlich gemacht wird oder von einer schwammartigen Masse in der Art aufgesaugt wird, daß es beispielsweise im Palle von Heizöl anschließend abgebrannt werden kann, auch rein mechanische Reinigungs-.bzw. Trennungsverfahren bekannt,mit denen beispielsweise durch schnell rotierende Zentrifugen die verunreinigende Flüssigkeit von der verunreinigten Flüssigkeit getrennt werden kann, oder im Falle von Verunreinigungen,die sich bei Normaltemperatur im festen Aggregatzustand befinden,kann die verunreinigte Flüssigkeit auch durch mechanische Filter gereinigt werden.
• Ist Wasser beispielsweise durch Heizöl verunreinigt,das sich als feiner Ölfilm im Laufe der Zeit immer weiter auf der Wasseroberfläche ausdehnen kannSso kann das verunreinigende Öl von der Wasseroberfläche beseitigt werden9 indem man mit Hilfe eines Absaugsystems dicht unter der Wasseroberfläche ein Ö1- Wassergemisch absaugt,beides in einen Behäiter, der sich beispielsweise als Auffangbecken in einem Schiff befindet, leitet, und in dem sich dann an der Oberfläche in mit der Zeit zunehmender Konzentration infolge des geringeren spezifischen Gewichtes das Öl ansammelt, während dasWereinigte Wasser vom Boden des Behälters abgesaugt und in das zu reinigende Gewässer zurückgepumpt werden kann.
• An dem zuletzt beschriebenen praktikablen Verfahren fällt auf9 daß das Wasser an der Absaugöffnung des Ånsaugrohrss die sich außerhalb des Auffangbehälters dicht unter der Wasseroberfläche befindet, umso stärker verwirbelt wird 9 desto mehr Wasser in der Zeiteinheit durch das Ansaugrohr in den Auffangbehälter abgeführt wird In der Umgebung der Ansaugöffnung gerät das Wasser dabei in eine kreisende Bewegung,und es bildet sich ein Wasserwirbel,oder auch Wasserstrudel genannt, auf dessen Mittelpunkt9 dem sogenannten Wirbelfaden,sich alle an der Wasseroberfläche befindlichen Körper und damit auch eine verunreinigende Flüssigkeit spiralSörmig zubewßgen9wobei sie immer schneller werden, um schließlich in die Ansaugöffnung des Ansaugrohrs zu stürzen Dieses Verfahren hat den Machteil9daß die Ölkonzentration im abgesaugten Öl - Wassergemisch relativ gering ist und amso kleiner wird, desto welliger die verunreinigte Wasseroberfläche ist, außerdem läßt sich der Energieaufwand iür das Absaugen des Öl - Wassergemischs kaum in wirtschaftlich vertretbaren Grenzen haltene Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren-läßt sich der Wirkungsgrad einer derartigen Absaugeinrichtung erheblich verbessernX wenn man zwar ebenfalls ein Ansaugrohr verwendet,dessen Ansaugstutzen sich unter der Wasseroberfläche befindet, das aber außen von einer vertikal arbeitenden Rotoreinrichtung umgeben ist, die im Betriebsfall der Anlage das Wasser derart verwirbelt, daß lediglich das Wasser im sog.
• Wirbelfaden und in dessen direkter Umgebung in das Ansaugrohr und weiter in einen Auffangbe:hälter, der sich beispielsweise in einem Schiff befinden kann,geleitet werden, wodurch sich die Ölkonzentration im abgesaugten Öl - Wassergemisch gegenüber dem zuerst beschriebenen Direktabsaugverfahren vergrößern läßt, weil alle auf der Wasseroberfläche schwimmenden Gegenstände und damit auch das verunreinigende Ol im wesentlichen über den Wirbelfaden und dessen direkte Umgebung in das Ansaugrohr gelangen, während das durch den Rotor angesaugte, nicht verunreinigte Transportwasser außen am Ansaugrohr vorbei wieder zurück- in das Gewässer geleitet wird, wobei keine großen Wasserwiderstände zu überwinden sind und man deshalb für eine gleich starke Verwirbelung wie-bei der Direktabsaugmethode weniger Energie aufwenden muß.
• Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
• Fig.1 zeigt die für das Verfahren nach der Erfindung wesentlichen strömungstechnischen Verhältnisse in einer zum Zwecke ihrer Reinigung verwirbelten Flüssigkeit.
• Fig.2 zeigt als Anwendungsfall für das Verfahren nach der Erfindung die Oberflächenreinigung eines verunreinigten Gewässers.
• Fig.3 zeigt eine Prinzipskizze zur konstruktiven Gestaltung einer Absaugvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung.
• Gemäss Fig o 1 befindet sich ein Ansaugrohr (12) mit seinem Ansaugstutzen (16) im Zentrum einer Rotoreinrichtung (11), die das an der Oberfläche durch Öl verunreinigte Wasser durch Verwirbelung in der Umgebung des Ansaugstutzens (16) so in Rotation versetzt, daß sich im wesentlichen die beiden Wasserströmungen (14) und (15) ausbilden können, Alle an der Wasseroberfläche befindlichen9 frei schwimmenden Körper und damit auch das spezifisch leichtere bs bewegen sich nach dem Einschalten der Rotoreinrichtung (11) und der dadurch erfolgten Verwirbelung des Wassers von der Wasseroberfläche (17) mit wachsender Geschwindigkeit spiralförmig auf das Zentrum des künstlich erzeugten Wirbels zu, um schließlich zusammen mit dem an der Oberfläche strömenden Wasser (14) in das Ansaugrohr (12) zu gelangen und durch dieses mit Hilfe einer nicht dargestellten Pumpeinrichtung in einen Auffangbehälter transportiert zu werden, in dem anschließend die weitere Trennung des Öls vom Wasser erfolgt.
• Das von der Rotoreinrichtung (11) bewegte Transportwasser (15) dient lediglich zur Verstärkung des künstlichen Wirbels und bewegt sich nach den bekannten strömungstechnischen Gesetzen unterhalb der Rotoreinrichtung in entgegengesetzter Richtung als die Strömung an der Oberfläche Durch Regelung derDrehzahl der Rotoreinrichtung (11) kann die Ölkonzentration im abgesaugten Öl - Wassergemisch beeinflußt werden.
• Nach Fig.2 befindet sich in einem möglichen Anwendungsfall der Erfindung eine Rotoreinrichtung (21) zur künstlichen Verwirbelung des zu reinigenden Wassers außerhalb eines Schiff es (27) und ist über ein längeres Ansaugrohr (22) und über eine Ansaugpumpe (23) mit einem Auffangbehälter (24) verbunden,der sich beispielsweise im Innern des Schiffes (27) befinden kann und in den das durch den Einfluß der Ansaugpumpe (23) angesaugte Öl - Wassergemisch strömt.Das Öl (25) setzt sich infolge seines geringeren spezifischen Gewichtes mit zunehmender Konzentration an der Oberfläche des Wassers i uffangbehälter (24) ab, während gereinigtes Wasser durch eine weitere Pumpeinrichtung (26) vom Boden des Auffangbehälters (24) zurück in das Gawässer gepumpt werden kann.
• Fig.3 zeigt eine Ausführungsform einer Absaugvorrichtung zur Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung,in der die durch ein nicht dargestelltes Antriebsaggregat angetriebene Rotoreinrichtung (31) konstruktiv derart gestaltet ist, daß sich in der Mitte der Rotoreinrichtung ein Ansaugrohr (33) mit dem Ansaugstutzen (32),dessen Ansaugöffnung zwecks besserer Strömungsverhältnisse gegenüber dem normalen Rohrdurchmesser aufgeweitet ist,befindet, während sich unterhalb der Rotoreinrichtung (31) eine Umlenkeinrichtung (34) befindet, mit deren Hilfe das vom Rotor angesaugte Transportwasser so umgelenkt wird,daß einmal die durch die im Betrieb befindliche Rotoreinrichtung erzeugte Auftriebskraft kompensiert und zum anderen eine zu starke Aufwirbeo lung der Schlammteile vom Grund flacher Gewässer vermieden wird.
• Eine am Absaugrohr (33) befindliche Hilferotoreinrichtung (38) dient zur Orts stabilisierung oder zur Ortsveränderung der gesamten Absaugvorrichtung.
• Sowohl die Rotoreinrichtung (31)gemeinsam mit dem Ansaugstutzen (32) als auch die Hilfsrotoreinrichtung (58) werden zweckmäßigerweise mit einem Schutzkorb (39) umgeben9 dessen Maschen so gewählt werden, daß keine sperrigen Gegenstände oder größere Wassertiere entweder mit den rotierenden Teilen der Einrichtung in Berührung kommen noch den Ansaugstutzen bzw. das Ansaugrohr verstopfen können.
• Weiter ist das gesamte System über Haltevorrichtungen (36) an Schwimmkörpern (35) aufgehängt,die untereinander wiederum durch Abstandhalter (37) auf Distanz gehalten werden, wodurch sich für die Ansaugöffnung des Ansaugstutzens (32) ein bestimmter Abstand zur Wasseroberfläche ergibt,der sich durch Veränderung der Länge der Haltevorrichtungen (36) oder der Abstandhalter (37) variieren läßt.
• 12 Patentansprüche, 3 Blb Zeichnungen, 3 Figuren.

Claims (12)

1. Patentansprüche

   ahren Verfahren zur mechanischen Oberflächenreinigung von Flussigkeiten, die an ihrer Oberfläche durch spezifisch leichtere Medien, die sich im festen oder flüssigen Aggregatzustand befinden können, verunreinigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zu reinigende Flüssigkeit an der Stelle, an der der Reinigungsvorgang eingeleitet werden soll, in der Form eines Wirbels in Rotation versetzt wird und daß lediglich das von der Flüssigkeitsoberfläche spiralförmig in das Zentrum des künstlichen Wirbels strömende Gemisch (14), das aus der zu reinigenden Flüssigkeit und dem verunreinigenden spezifisch leichteren Medium besteht, über eine Vorrichtung zur weiteren Bearbeitung abgesaugt wird, während ein zweiter Flüssigkeitsstrom (15), der lediglich zur Verstärkung des künstlichen Wirbels dient und nicht durch das spezifisch leichtere Medium verunreinigt ist, nach Durchfluss durch die Vorrichtung, die im wesentlichen den künstlichen Wirbel erzeugt, auf mehr oder weniger direktem Weg zurück in die zu reinigende Flüssigkeit geleitet wird.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugstutzen (32) eines Ansaugrohrs (33) von einer Rotoreinrichtung (31) umgeben ist, die die von der Oberflächenverschmutzung zu reinigende Flüssigkeit derart verwirbelt, daß sich ein erster Flüssigkeitsstrom (15) bildet, der nicht gereinigt zu werden braucht und der lediglich zur Verstärkung des Künstlichen Wirbels dient, und daß ein zweiter Flüssigkeitsstrom (14) als Oberflächenströmung, bestehend aus einem Gemisch aus zu reinigender Flüssigkeit und dem spezifisch leichteren verunreinigenden Medium, in das Zentrum des künstlichen Wirbels gerät, um dort über den Ansaugstutzen (32) und das Ansaugrohr (33) zur weiteren Reinigung abgeführt zu werden.
3. 3. Zusatz zur Vorrichtung nach Anspruch 2 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugeinrichtung,bestehend aus Ansaugstutzen (32), Ansaugrohr (33) und Rotoreinrichtung (31) über Haltevorrichtungen (36) derart in der zu reinigenden Flüssigkeit an Schwimmkörpern (35) aufgehängt ist, daß die Ansaugöffnung des Ansaugstutzens (32) auch im Ruhezustand der Rotoreinrichtung'(31) unter die Oberfläche der zu reinigenden Flüssigkeit zu liegen kommt, und daß die Schwimmkörper (35) untereinander durch Abstandhalter (37)auf Distanz gehalten werden.
4. 4. Zusatz zur Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Rotoreinrichtung (31). eine Umlenkeinrichtung (34) angebracht ist, die die eine Flüssigkeitsströmung (15) in der Art umlenkt, daß eine Auftriebskraft, die im Betrieb durch die Rotoreinrichtung hervorgerufen wird, kompensiert und außerdem ein eventuell flacher Flüssigkeitsgrund Dei geringer Flüssigkeitstiefe nicht unnötig aufgewirbelt wird.
5. 5. Zusatz zur Vorrichtung nach Anspruch 2,3 und 4 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beispielsweise am Absaugrohr der Ansaugeinrichtung eine Hilfsrotoreinrichtung (38) angebracht ist, die zur Lagestabilisierung bzw. zur Lageveränderung der Ansaugvorrichtung in der zu reinigenden Flüssigkeit benutzt werden kann.
6. 6. Zusatz zur Vorrichtung nach Anspruch 2,3,4 und 5 zur.

   Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Rotoreinrichtung (31) gemeinsam mit dem Ansaugstutzen (32) als auch die Hilfsrotoreinrichtung (38) mit einem Schutzkorb (39) .umgeben sind, der zwar dem Flüssigkeitsstrom keinen großen Strömungswiderstand entgegensetzt, der jedoch sperrige Gegenstände davon abhält, die beweglichen Teile der Rotoreinrichtungen zu beschädigen bzw.

   die Ansaugöffnung des Ansaugstutzens (32) zu verstopfen.
7. 7. Drehzahlregelung der Rotoreinrichtung nach Anspruch 2 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Rotoreinrichtung (31) in der Art geregelt wird, daß der vom Ansaugstutzen (32) angesaugte Flüssigkeitsstrom (14) eine größt mögliche Konzentration des verunreinigenden Mediums enthält, und daß der andere Flüssigkeitsstrom (15) möglichst frei vom verunreinigenden-Medium bleibt.
8. 8. Konstruktive Gestaltung des Ansaugstutzens (32) der Vorrichtung nach Anspruch 2 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugöffnung des Ansaugstutzens (32) zur besseren Trennung der beiden Flüssigkeitsströmungen (14) und (15) gegenüber dem Innendurchmesser des Ansaugstutzens (32) in der Art aufgeweitet ist, daß sich die Randkrümmung in etwa den Strömunggrenzlinien zwischen den beiden zu trennenden Flüssigkeitsströmungen (14) und (15) anpaßt.
9. 9. Konstruktive Gestaltung der Vorrichtung nach Anspruch 2, 3,4,5 und 6 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens aus austauschbaren Baugruppen wie Rotoreinrichtung (31), Ansaugstutzen (32), Ansaugrohr (33), Umlenkeinrichtung (34), Schutzkorb (39), Schwimmkörper (35), Haltevorrichtung (36), Abstandhalter (37) und Hilfsrotoreinrichtung (38) zusammengesetzt und-wieder auseinander genommen werden kann.
10. 10. Erweiterung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der über das Ansaugrohr (12 bzw. 22) abgesaugte Flüssigkeitsstrom (14) über eine erste Pumpeneinrichtung (25) in einen Auffangbehälter (24) geleitet wird, in dem sich das verunreinigende Medium in mit der Zeit zunehmender Konzentration an der Oberfläche des Flüssigkeitsspiegels ansammelt, und daß die nicht veruneanlgte 9 spezifisch schwerere Flüssigkeit durch eine zweite Pumpeneinrichtung (26) vom Boden des Auffangbehälters abgesaugt und zurück in die zu reinigende Flüssigkeit gepumpt wird.
11. 11. Erweiterung des Anspruchs 10 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Auffangbehälter (24) in oder auf einem Schiff befindet, das u.a. auch zur Reinigung der verunreinigten Flüssigkeit eingesetzt werden kann.
12. 12. Spezialisierung des Anspruchs 1 als Verfahren nach der Erfindung, dadurch gekennzeichnet, daß die verunreinigte Flüssigkeit aus Wasser und die verunreinigende Flüssigkeit aus Öl, insbesondere aus Heizöl mit geringerem spezifischem Gewicht als Wasser besteht.