DE2355643A1 - Anlage zur entfernung eines kohlenwasserstoff-verschmutzers aus einem wasserstrom - Google Patents
Anlage zur entfernung eines kohlenwasserstoff-verschmutzers aus einem wasserstromInfo
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Description
- -V
FRAM CORPORATION, East Providence (Rh.I.,USA)
Anlage zur Entfernung eines Kohlenwasserstoff-Verschmutzers
aus einem Wasserstrom
Die Erfindung ermöglicht eine bis 100 prozentige Entfernung einer grossen Vielfalt von Kohlenwasserstoff-Verschmutzern
(einschliesslich z.B. OeI von hohem spezifischem Gewicht und hoher Viskosität) aus Abwasser, sie kann
sich der Veränderung der Konzentration des eintretenden Verschmutzers über einen weiten Bereich anpassen (einschliesslich
z.B. der Fähigkeit grosse Oelansammlungen ohne Beeinträchtigung' der Anlage zu behandeln)s und sie ergibt verhältnismässig
wasserfreien Kohlenwasserstoff als ein Nebenprodukt, alles mit einfachen und zuverlässigen Einrichtungen,
die eine lange Lebensdauer und hohe Leistung haben, und mit kontinuierlicher Ueberwachung der Ausflussqualitüt. Die
Erfindung sieht auch das Messen der Kohlenwasserstoff~Ver~
HK/LM 409822/0768
30.10.73
Obj . 17I+-6. . -'"l - 3OG4O
■schmutzer-Konzentration mit kontinuierlichem, direktem,
genauem Ablesen über einen weiten Konzentrationsbereich vor, unabhängig von der Art oder Farbe des Kohlenwasserstoffes
und unabhängig von Trübung durch fein verteilte Teilchen, mit zuverlässigen, sich selbst reinigenden Einrichtungen.
Im allgemeinen ist die Erfindung durch einen mechanischen Emulsionsbrecher für die Entfernung von emulgiertem
Kohlenwasserstoff aus dem Wasserstoff und stromaufwärts des Emulsionsbrechers durch einen Separator für
die Entfernung von freiem und mitgeführtem Kohlenwasserstoff aus dem Strom gekennzeichnet. Die Erfindung betrifft
ferner einen zweistufigen mechanischen Emulsionsbrecher, wobei die erste Stufe ein kunstharzimprägniertes, faseriges
Material mit wasserbeständigen, vorteilhaft durch Kohlen wasserstoff benetzbaren Kunststofffasern und mit genügend
feinen Durchgängen aufweist, um im Durchmesser grössere
Teilchen als 2 5 Mikron einzufangen, aber wenigstens so groben Durchlässen, um den Durchgang von Teilchen von 1 Mikron
im Durchmesser zu gestatten, und wobei eine zweite, unmittelbar stromabwärts der ersten befindlichen Stufe, eine
Schicht mit wasserbeständigem, vorteilhaft durch Kohlenwasserstoff benetzbaren Kunststoffasern für die Entfernung
von Bläschen aufweist, Vielehe aus der ernten Stufe austretende
Kohlenwasserstofftröpfchen umgeben. Die Erfindung be-
40 9 822/076 6
zieht sich ferner auf die Messung der Kohlenwasserstoffkonzentration
mit einer Prüfkammer, durch welche eine flüssige Probe kontinuierlich fliesst, mit, einer Quelle von
Infrarotlicht, das eine Wellenlänge bei halber Spitzenintensität von nicht weniger als 7 500 Angström hat und durch
Fenster in dem Prüfrohr hindurchgeht und mit einem so angeordneten Photodetektor, dass er das durch die Probe übertragene
Licht empfängt und ein von der Intensität des empfangenen Lichtes abhängiges Ausgangssignal vorsieht. Bevorzugte
Ausführungsformen der Erfindungen beziehen sich auf einen Vorkondxtionierapparat stromaufwärts des Emulsionsbrechers
für die Entfernung von festen Teilchen und die Einleitung der Trennung des Kohlenwasserstoffes, auf Regler
für die Aufrechterhaltung der Kohlenwasserstoff-Wasser Grenzflächenniveaus in dem Separator,und dem Emulsionsbrecher
innerhalb vorbestimmter Grenzen trotz Veränderung der Kohlenwasserstoffkonzentration im ankommenden Strom, um so
das Wiedervermischen von Wasser und Kohlenv^asserstoff zu
verhindern, welche Regler in einem geschlossenen Drucksystem durch Abtasten der Grenzflächen und Einstellen der
Kohlenwasserstoff- und Wasser-Durchflussmengen arbeiten,
und auf ein Ueberwachungsgerät für die kontinuierliche Messung der Kohlenwässerstoffkonzentration in dem behandelten
Wasserabfluss,.welches Gerat ein Signal vorsieht, um den
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Abfluss in dem Fall wieder in Umlauf zu setzen, wenn die Ablaufwasserqualität zu niedrig ist.
Bevorzugte Ausführungsformen der ersten Stufe
des Emulsionsbrechers besitzen eine Mischung von Natur- und Polyesterfasern, um ein genügend dichtes und dennoch
wasserbeständiges Material vorzusehen, und die zweite Stufe besteht ganz aus Polyesterfasern; und die zwei Stufen sind
konzentrisch, wobei ringförmige Elemente für radiales Auswärtsströmen angeordnet sind. Bei bevorzugten Ausführungsformen
des Flüssigkeits-Prüfgerätes wird eine Zentrifugalpumpe hoher Geschwindigkeit benutzt, um den Kohlenwasserstoff
in der Probe zu verteilen, und um die Probe durch die. Kammer zu pumpen, und ein Strömungsablenker begrenzt beschränkte
Durchlässe stromaufwärts und benachbart der Oberflächen der Fenster, um zu bewirken, dass Reinigungs-Flüssigkeitsvorhänge
rasch über die Fensterflächen strömen, welche die Bildung eines Oelfilms verhindern.
Auf der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 ist' eine halbschematische Darstellung einer Anlage j teilweise weggebrochen, und '
Fig. 2 ist ein Schnitt in grösserem Massstab nach
der Linie 2-2 der Fig. 1.
A09.8227ÖT66
Die durch den Motor 12 angetriebene Saugpumpe 10 (zur Herabsetzung von Turbulenz und Emulgieren von niedriger
Leistung) saugt Abwasser durch den schwimmenden Saugaufnehmer 14 von der Oberfläche des Tanks oder Behälters
16 an. Der schwimmende Saugaufnehmer bildet das stromaufwärtige Ende eines geschlossenen Drucksystems. Die Pumpe
liefert das Abwasser zum Vorkonditionierungsappa'rat 18, der
eine ringförmige ersetzbare Patrone 20 aufweist, die in
ein Gehäuse 22 eingesetzt ist, um einen Strom aufzunehmen, der vom Einlass 24 zur Aussenflache der Patrone, durch die
Patrone radial zu ihrem inneren Durchlass 2 6 und dann durch den Auslass 28 heraus gelangt«
Die Patrone 20 hat ein Polyesterfasergefüge,
welches (infolge der bevorzugten Affinität der Fasern für Kohlenwasserstoff eher als für Wasser) bestrebt ist, den
freien Kohlenwasserstoff in grössere Tropfen zu sammeln, und welches durch Filtrierung feste Partikelchen in dem
Bereich von 50 Mikron und mehr entfernt. Die Patrone kann durch Rückspülen durch Ventil 30 gereinigt werden und besteht
entweder aus einem in aufeinanderfolgenden loseren Windungen auf ein perforiertes Mittelrohr gewundenen Material
oder (wie gezeigt) "aus einem gefalteten Blattmaterial.
Der vorkonditionierte Strom gelangt vorn Auslass
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2 8 durch den Einlass 3 2 in einen gebräuchlichen Schwcrkraft-Separator·34,
welcher mit Hilfe von geneigten Platten 36 gestattet, dass der freie und mitgeführte Kohlenwasserstoff
nach oben für die Entfernung durch den Auslass 3 8 steigt, während das Wasser, das nun im wesentlichen nur emulgierten
Kohlelwasserstoff enthält, am Boden durch den Aurlass 40 für den Durchgang zum Einlass 42 des Emulsionsbrechers 44 austritt.
Der Emulsionsbrecher 44 ist so entworfen, dass er1
aus dem Wasserstrom irgendwelche verbleibende Spuren von freiem Kohlenwasserstoff und irgendwelchen emulgierten Kohlenwasserstoff
trennt. Er enthält im Gehäuse 4 6 eine ringförmige Patrone 48, die eine innere Stufe 50 aus gefaltetem
Blattmaterial (1-5 Mikron Bemessung, vorteilhaft weniger als 10 Mikron, um die Emulsion wirksam zu brechen) zwischen perforierten,
zylindrischen Hüllen aufweist, die Natur- und Polyesterfasern enthalten, welche mit Melamin·oder ähnlichem
Kunstharz imprägniert sind. Das Polyester und die Kunstharze sind vorteilhaft durch Kohlenwasserstoff benetzbar, um hohe
Nassfestigkeit und niedrigen Druckabfall bei Vorhandensein
von Oel-Wasser-L'nulsion vorzusehen, wobei die Naturfasern
dazu dienen, das Medium zu verdichten, um die benötigte Mikr-onGn-Benies'sung zu erreichen: und eine äuyscre Stuie
besteht aus einem Polyestermaterial. Das Material ist auch
U 0 9 8 2 2 /7) 9 6"6
vorteilhaft ölbenetzb<^r, vergrössert ferner die Trennung
und entfernt von den Oeltropfen irgendwelche Blasen, Vielehe
diese nach dem Brechen der Emulsion umgeben. Die Strömung durcli die Patrone erfolgt radial von innen nach aussen.
Getrenntes OeI wird auf der Oberseite durch den Auslass 54 entleert und Wasser am Boden durch den Auslass 5G. Die Patrone
ist feet genug, um der Reinigung durch Rückwaschen durch daq Ventil 58 zu widerstehen. " . ~
Grenzflächenregler 60 und 6 2 tasten kontinuierlich
die Lagen der Oel-Wasser Grenzf lachen im Separator 31I ,
bzw. im Emulsionsbrecher 1I1I ab, indem z.B. Ver^schiebeglieder
verwendet werden, welche auf Aenderungen im Auftrieb empfindlich sind. Diese Regler ergeben Ausgangssignale zu prozentual
gleichen Drosselventilen für die Einstellung von Kohlenwasserstoff- und Wasseraustrittsmengen, um irgendwelche
Aenderungen der Grenzflächenlage umzukehren. So ist der Regler
60 an das Ventil 61I angeschlossen, welches die Oelströmung
durch den Auslass 38 steuert und an das Ventil G6, welches die V.'ass er strömung durch den Auslass 5 G steuert, und,
da das ganze System unter Druck steht, auch durch den Auslass 40 des Separators 34. Sollte die Grenzfläche im Separator1
34 infolge einer Abnahme der Kohlenwasserstoffkonzentrat
:i.o η im eintretenden Strom' gegen den Auslass 3 8 ansteigen,
wird der Regler 60 das Ventil 64 '-'teilweise (oder wenn
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4t
nötig ganz) schliessen, wodurch die Oelaustrittsmenge herabgesetzt
und das Ventil 66 entsprechend geöffnet wird, was die Wasseraustrittsmenge erhöht, wobei beide Einstellungen
so arbeiten, dass sie die Grenzfläche senken und den Wasseraustritt durch den Oelauslass 38 verhindern. Sollte umgekehrt
die Grenzfläche gegen den Wasserauslass HO infolge z.B. einer 0elanSammlung im eintretenden Stromfallen, wird
die Steuerung 60 das Ventil Bh öffnen und das Ventil 66
schliessen, so dass der Wasserauslass UO von Oelentleerung
geschützt ist. Der Regler 62 wirkt gleich inbezug auf das Ventil 66 und das Ventil 68, welche die Oeldurchflussmenge
durch den Auslass 54 des Emulsionsbrechers steuern. Somit
wird die Anlage trotz grosser Veränderung der Kohlenwasserstoffkonzentration
im eintretenden Strom weiter wirksam arbeiten, indem diese Veränderung automatisch kompensiert
wird.
Das Flüssigkeits-Prüfgorät 70 prüft kontinuierlich den Viasserausfluss stromabwärts des Ventils 66 und
leitet die Probe durch die Leitung 72 zurück, damit sie mit dem Rest des Ausflusses durch das Dreiwegventil 7'j
fliesst, so dass ein direktes Ablesen in Teilen pro Hillion der Oelkoiizentration im Strom erhalten v/ird. In dem
Fall, dass die Oelkonzentration im Ausfluss grosser als
ein erster Schwellenwert ist, betätigt das Prüfgerät das
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Ventil 74, um den Ausfluss wieder zum Behälter zu zirkulieren,
während es fortfährt, zu prüfen; in dem Fall, dass die Oelkonzentration einen zweiten Schwellenwert erreicht,
wird die Anlage abgestellt.
Das Prüfgerät 70 weist eine Zentrifugalpumpe 80 auf, die durch einen Motor 8 2 mit 3 600 Touren- angetrieben
wird und fordert eine Probe mit 9 7 Liter/Min, und verteilt
irgendwelches OeI überall in der Probe. Die Probe wird
durch das Rohr 84(von quadratischem Querschnitt) gepumpt,
das gegenüberliegende Fenster 86 und 88 hat, durch welche
ein Lichtbündel· von der Glühlampe 90 zur Photozelle 9 2
scheint. Das Infrarot-Filter 94 begrenztdas durch die
Probe hindurchgehende Licht,, so dass die Wellenlänge bei
halber Spitzenintensität vorteilhaft nicht weniger als
7500 Angström ist (das bevorzugte Filter hat eine Spitze
von 800.0 Angström mit einer halben Spitzenbandbreite von
375-Angström); als Folge ist die durch die Diode 34 abgetastete
Lichtstärke weitgehend unabhängig von Trübung durch im Wasser schwebende feste Teilchen, was eine Ablesung
ermöglicht, welche die Kohlenwasserstoff konzentration, unabhängig
von der Art oder Farbe des Kohlenwasserstoffes . .
genau reflektiert. ·
Ujn eine Trübung der Fenster 8 6 und 88 zu vermeiden.
begrenzt ein spitz zulaufender Strömungsablenker SS be-
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schränkte Durchlässe 98, bzw. 100 unter den Fenstern, so dass der Probenstrom in zwei Ströme geteilt wird und alle Flüssigkeit
gezwungen wird, durch die Durchlässe zu fliessen. Die
sich ergebenden, schnell bewegten Flüssigkeitsvorhänge fliessen an den Fenstern vorbei und verhindern eine Anhäufung von
OeIfilm darauf. .
sich ergebenden, schnell bewegten Flüssigkeitsvorhänge fliessen an den Fenstern vorbei und verhindern eine Anhäufung von
OeIfilm darauf. .
Absperrventile 102 und Probenventile 104 sind wie
gezeigt, vorhanden.
gezeigt, vorhanden.
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Claims (1)
- Patentansprüche.1 Anlage zur Entfernung eines Kohlenwasserstoff-Verschmutzers aus einem Wasserstrom, gekennzeichnet durch.einen mechanischen Emulsionsbrecher für die Entfernung von emulgiertem Kohlenwasserstoff aus dem Strom und durch einen Separator stromaufwärts des Eüiulslonsbrechers für die Entfernung von freiem und mitgeführtem Kohlenwasserstoff aus dem Strom, welcher Separator getrennte Kohlenwasserstoff- und Wasserauslässe hat,,2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie stromaufwärts des Emulsionsbrechers einen Vorkonditionierungsapparat für die Entfernung von festen Teilchen auXVeisto3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass sich der Vorkonditionierungsapparät stromaufwärts des Separators befindet und Mittel zum Einleiten der Trennung von Kohlenwasserstoff aus dem Wasser aufweist.k. Anlage nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass der Vorkondi tionierappar-at ein poröses Material aus Kunstfasern aufweist, das vorteilhaft durch öl benetzbar ist.5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator ein Schwerkraft-Separator ist.-12-A09822/07666. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5* gekennzeichnet durch, einen Regler für das Abfühlen der Kohlenwasserstoff-Wasser-Grenzflache im Separator und Steuerorgane für die Steuerung der Durchflussmengen durch die Auslässe, welcher Regler mit den Steuerorganen für die Einstellung der Durchflussmengen beim Ansprechen auf Veränderungen der Lage der Grenzfläche verbunden sind, um Änderungen darin entgegen-' zuwirken, welche Anlage geschlossen ist und unter Druck steht ο7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Regler für die Aufrechterhaltung des Kohlenwasserstoff -Wasser-Grenzflächen-Niveaus im Separator innerhalb vorbestimmter Grenzen trotz Veränderung der Kohlenwasserstoffkonzentration im Strom.8„ Anlage nach Anspruch 7» gekennzeichnet durch einen zweiten Regler für gleiche Aufrechterhaltung der Kohlenwasserstoff-Wasser—Grenzfläche im EmuIsionsbrecher innerhalb vorbe— stimmter Grenzen.9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein Flüssigkeits-Prüfgerät für das kontinuierliche Prüfen des Tvasserausflusses aus dem Emulsionsbrecher und Rückleiten der Probe zum Hauptausflussstrom, welches Prüfgerät Mittel für das Einleiten des Wiederumlaufes des Ausflusses aufweist, wenn die Kohlenwasserstoffkonzentration einen Schwellenwert erreicht, während der Ausfluss weitergeprüft wird .10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9» gekennzeichnet durch Mittel zum Rückspülen des Emulsionsbrechers und des Vorkondxtxonierapparates,A09R22/076611„ Anlage insbesondere nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der EmuIsionsbrecher eine erste Stufe aus kunstharzimprägniertem, faserigen. Material mit wasserbeständigen, vorteilhaft mit Kohlenwasserstoff benetzbaren Kunststoffasern. und mit genügend feinen Durchgängen aufweist, um im Durchmesser grössere Teilchen als 25 Mikron, aufzufangen, jedoch wenigstens grob genug, um den Durchtritt von Teilchen von ein Mikron im Durchmesser zu gestatten, und eine zweite Stufe direkt stromabwärts der ersten aufweist, die eine Schicht.hat, welche wasserbeständige, vorteilhaft durch. Kohlenwasserstoff benetzbare Kunststoffasern für die Entfernung von Blasen enthält, welche die aus der ersten Stufe austretenden Kohlenwasserstoff-Tröpfchen umgeben. . ■■12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe eine Mischung aus Natur-» und Kunststofffasern enthält.13. .Anlage nach Anspruch 12, dadurch, gekennzeichnet, dassdie Kunststoffasern Polyesterfasern sind.14o Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufen konzentrische, ringförmige Elemente sind, welche für radiale Auswärtsströmung angeordnet sind,15· Anlage insbesondere nach Anspruch 1 mit einer Vorrichtung für das Messen des Kohlenwasserstoff-Verschmutzers in Wasser, welche eine Prüfkammer, durch welche eine Probe kontinuierlich strömt, eine Lichtquelle, und einen Photodetektor für das Messen der Intensität des Lichtes der Quelle aufweist, das durch die. in der Kammer befindliche409822/0766Probe übertragen wird, um ein von der Intensität abhängiges Ausgangssignal zu erhalten, gekennzeichnet durch Mittel für die Begrenzung des den Detektor erreichenden Lichtes, so dass die Frequenz bei halber Spitzenintensität nicht weniger als 7500 Angström ist.16. Anlage nach Anspruch I5» dadurch gekennzeichnet, dass das den Detektor erreichende Licht eine Spitzsnintensitäts-Wellenlänge von 8000 Angström und eine halbe Spitzenbandbreite von 375 Angström hat.17o Anlage nach Anspruch 15* gekennzeichnet durch eine Zentrifugalpumpe für die Verteilung des Kohlenwasserstoffes in der Probe und für das Pumpen der Probe durch die Kammer.18. Anlage nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer ein Rohr mit gegenüberliegenden Fenstern für die Licht-Übertragung ist.19. Anlage nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch einen Strömungsablenker in dem Rohr, der mit den Wänden des Rohres beschränkte Durchgänge stromaufwärts und benachbart der Oberflächen der Fenster festlegt, um zu bewirken, dass Reinigungs-Flüssigkeitsvorhänge rasch über die Fensterflächen strömen, um zu verhindern, dass sich ein Ölfilm darauf bildet.409822/0766
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