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Verfahren zur Behandlung von Ölschlamm
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von mit öl verunreinigten
Feststoffen, insbesondere von Rückständen, die als Nebenprodukt bei der Behandlung
von mit öl verunreinigtem Wasser, z.B. Abwasser von Raffinerien oder anderen Industrieanlagen
gebildet werden oder durch langes Stehen von Rohöl oder Erdölprodukten in Tanks
oder anderen Lagereinrichtungen entstehen.
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Als erste Stufe bei der Behandlung von mit öl verunreinigtem Wasser
ist es allgemein üblich, eine grobe Trennung in einem Schwerkraftabscheider vorzunehmen
und hierbei die Hauptmenge des öls und der Schwebstoffe zu entfernen. Als Abscheider
eignen sich beispielsweise mit parallelen Platten ausgestattete Abscheider, Absetzbehälter
und API-Separatoren, wie sie in "Manual on Disposal of Refinery Wastes", herausgegeben
1969 vom American Petroleum Institute, beschrieben werden.
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Das bei diesen Vorrichtungen zurückgewonnene öl kann als Ausgangsmaterial
zur Energieerzeugung verwendet werden, -und das Abwasser eignet sich für eine weitere
Behandlung, durch die sein ölgehalt und sein BSB-Wert, d.h. sein bio logischer Sauerstoffbedarf,
auf sehr niedrige Werte gesenkt werden.
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Eine solche weitere Behandlung wird in der DE-PS ........
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..... (Patentanmeldung P 24 61 727.4) der Anmelderin beschrieben,
die auf die Behandlung von Abwasser, das suspendiertes öl enthält, nach einem Verfahren
gerichtet ist, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Abwasser zuerst durch
ein Sandfilter und anschließend durch eine biologische Tropfkörperanlage leitet.
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In den primären Abtrennvorrichtungen entsteht ein drittes Produkt,
das sich im Laufe der Zeit anreichert, und dessen Beseitigung Probleme aufwirft.
Dieses dritte Produkt ist ein Ölschlamm, der'einen Wassergehalt im Bereich von 20
bis 95 Gew.-% und einen Ölgehalt im Bereich von 5 bis 70 Gew.-% haben kann, während
der Rest aus Feststoffen, wie feinem Sand, Rost, Kohlenstoff, Calciumcarbonat usw.,
besteht.
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Weitere Quellen für den Ölschlamm sind das Sandfilter-Rückwaschwasser
aus der Abwasserbehandlung, die in der GB-PS 1 449 342 der Anmelderin beschrieben
wird, und die obere Ölschlammschicht aus Gas/Luft-Flotationsanlagen, in denen dispergiertes
öl und Schwebstoffe aus Wasser entfernt werden.
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Der Ölschlamm ist ein schwierig zu verarbeitendes Material, da es
Filter zu verstopfen und daran zu haften pflegt.
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Die einzige Methode zur Beseitigung dieses Schlamms, die vom Standpunkt
des Umweltschutzes unbedenklich ist, ist das Verbrennen, jedoch erfordert dies die
Erstellung von Spezial-Verbrennungsanlagen, die teuer in der Beschaffung, in der
Installation, im Betrieb und in der Instandhaltung sind, und unwirtschaftliche Vernichtung
von öl zur Folge haben.
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In der GB-PS 1 340 931 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem ölhaltige
Feststoffteilchen, die in Abwasser suspendiert sind, durch ein Sandfilter zurückgehalten
werden.
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Bei einem Sandfilter läßt man die zu filternde Flüssigkeit langsam
von oben nach unten durch eine dicke Filtersandschicht rieseln. Der Sand ist im
Vergleich zu den zurückzuhaltenden Feststoffteilchen verhältnismäßig grob, und die
Teilchen, insbesondere die feineren Teilchen, pflegen durch die oberen Bereiche
des Sandes hindurchzutreten. Schließlich führt'jedoch die Packung zur Ausbildung
von verschlungenen Windungen und Begrenzungen, die die Teilchen einschließlich der
feineren Teilchen zurückhalten.
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Aufgrund ihrer Wirksamkeit, mit der sie Materialien abtrennen, die
andere Filter zu verstopfen pflegen oder durch sie hindurchtreten, werden Sandfilter
in großem Umfange in Ölraffinerien und ähnlichen Anlagen verwendet.
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Die gleichen Faktoren, die den Wirkungsgrad des Sandbettes bei Verwendung
als Filter zur Folge haben, werfen jedoch Probleme auf, wenn eine Regenerierung
notwendig ist. Zur Regenerierung eines Filters müssen die zurückgehaltenen Feststoffteilchen
entfernt werden. Da die Teilchen in allen Höhen im Filterbett eingeschlossen sind,
bedeutet die Regenerierung entweder durch Rückspülen oder Spülen in Fließrichtung,
daß ein Teil der Teilchen erneut das Bett durchqueren muß und mit großer Wahrscheinlichkeit
erneut auf weitere Hindernisse und Begrenzungen trifft, die sie im Filter zurückhalten,
wenn sie nicht losgelöst werden. Um dieses Problem zu lösen, ist es notwendig, entweder
häufig oder während
langer Zeiträume zu spülen und mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten
und/oder Flüssigkeiten unter hohem Druck zu arbeiten, wobei, falls nicht mit großer
Vorsicht gearbeitet wird, immer die Gefahr besteht, daß die Struktur des Filterbettes
gestört wird und das Filter für anschließende Filtrationen unwirksam gemacht wird,
falls seine Struktur nicht wieder hergestellt wird.
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Der Rückstand, der bei der Filtration von Ölschlamm anfällt, haftet
stark an einem Sandfilter, und die Schwierigkeiten der Regenerierung sind so groß,
daß Sandfilter für solche Filtrationen abgelehnt werden.
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Es besteht somit ein Bedürfnis für ein einfaches Filtrationsverfahren,
das die Handhabung von konzentriertem Ölschlamm ermöglicht, der ein schwierigeres
Einsatzmaterial als die bisher behandelten verdünnten Suspensionen ist, wobei ein
leicht regenerierbares Filter verwendet wird.
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Es wurde nun gefunden, daß ein vorbeschichtetes Oberflächenfilter
diese Aufgabe zu lösen vermag. Es ist überraschend, daß ein Oberflächenfilter verwendet
werden kann, da die Lehren des Standes der Technik nahelegen, daß ein noch dickeres
Filter notwendig sein würde und daß die Wiederherstellung der Struktur des Filterbettes
nach der Regenerierung nicht vermieden werden könnte.
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Gegenstand der Erfindung ist demgemäß die Behandlung von ölschlamm
nach einem Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man den Schlamm unverdünnt
mit zurückgewonnenem Öl mit einem mit Anschwemmschicht versehenen Oberflächenfilter
filtriert, den Filterrückstand mit einem leichten Kohlenwasserstofflösungsmittel
behandelt
und/oder den extrahierten Rückstand der Wasserdampfdestillation
unterwirft.
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Als Filterhilfsmittel zur Bildung der Hilfsschicht eignen sich beispielsweise
Diatomeenerde, Flugasche und pulverförmige Polymerisate, z.B. Polyurethane.
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Vor der Filtration von Schlämmen mit hohem Feststoffgenalt wird vorzugsweise
Wasser als Verdünnungsmittel zugesetzt. Es ist auch möglich, ein leichtes Kohlenwasserstofflösungsmittel
zu verwenden.
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Die Filtration kann bei Umgebungstemperatur oder erhöhter Temperatur
durchgeführt werden. Bei Anwendung erhöhter Temperatur kann der öl schlamm mit üblichen
Mitteln, z.B. Dampfschlangen, direkt erhitzt werden.
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Als Oberflächenfilter eignen sich beispielsweise Plattenfilter, Blattfilter,
Röhrenfilter oder Kerzenfilter. Die Filter werden vorzugsweise unter Druck im Gegensatz
zu Vakuum betrieben. Bei diesen Filtern ist die Hilfsschicht das eigentliche Filtermittel,
während die Platte, das Blatt, die Röhre oder Kerze usw. als Auflage dient.
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Als Kohlenwasserstoffe, die als Waschlösungsmittel dienen, wird Kerosin
oder Leuchtpetroleum bevorzugt, jedoch sind auch andere Lösungsmittel, z.B. Schwerbenzin,
geeignet. Die Behandlung kann bei Umgebungstemperatur erfolgen, jedoch können auch
höhere Temperaturen in gewissen Fällen vorteilhaft sein.
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Das Waschen mit dem Lösungsmittel kann in zwei Stufen erfolgen, wobei
verhältnismäßig sauberes Lösungsmittel aus der zweiten Stufe eines Zyklus in der
ersten Stufe des nächsten Zyklus verwendet wird, um stark verunreinig-
te
Feststoffe zu waschen.
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Filterhilfsmittel, die dem zur Bildung der Hilfsschicht verwendeten
Material ähnlich oder identisch damit sind, können dem Schlamm vor der Filtration
zugesetzt werden, um durch Steigerung der Porosität des Filterkuchens längere und
verbesserte Filtration sicherzustellen, die Druckdifferenz pro Dickeneinheit des
Kuchens zu verringern und Zusetzen des Filters durch den Kuchen zu verhindern.
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Bei niedriger Feststoffkonzentration bis 1 Gew.-% im eingesetzten
Schlamm liegt die verwendete Menge des Filterhilfsmittels vorzugsweise im Bereich
vom doppelten bis vierfachen Gewicht der Feststoffe. Bei mittlerer Konzentration
von 1 bis 4 % Feststoffen beträgt die verwendete Menge des Filterhilfsmittels vorzugsweise
das 1- bis 2fache Gewicht der Feststoffe. Bei hoher Feststoffkonzentration von beispielsweise
4 % oder mehr beträgt die verwendete Menge des Filterhilfsmittels vorzugsweise das
0,5- bis 1,5fache Gewicht der Feststoffe.
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Im allgemeinen ist die erforderliche Menge des Filterhilfsmittels
um so größer, je geringer die Teilchengröße der Feststoffe ist.
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Es ist vorteilhaft, im Einklang mit befriedigender Filtration die
kleinstmögliche Menge des Filterhilfsmittels zu verwenden, da der Aufbau des Filterkuchens
um so langsamer erfolgt und die Betriebsdauer des Filters um so länger ist, je weniger
Filterhilfsmittel verwendet wird.
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Als weiteres Merkmal kann es vorteilhaft sein, nach der Filtration
und vor der Extraktion mit dem Lösungsmittel eine Trockenstufe vorzusehen. Das Trocknen
kann durch
Behandlung mit Heißluft oder kalter Luft erfolgen.
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Die Zulaufmenge zum Filter liegt zweckmäßig im Bereich 32 von 0,05
bis 10 m /m pro Stunde, vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 2,5 m3/m2 pro Stunde.
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Der Lösungsmittelverbrauch und die zuführte Lösungsmittelmenge hängen
vom Ölgehalt der filtrierten Feststoffe ab. Der Dampfverbrauch und der Druck sind
vom Siedepunkt des Lösungsmittels abhängig.
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Die abfiltrierten Feststoffe lassen sich vom Filter beispielsweise
durch Abkratzen oder Abschleudern leicht entfernen, wobei ein sauberes Filter für
den nächsten Zyklus erhalten wird.
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Es wird angenommen, daß die im Schlamm vorhandenen Feststoffteilchen
die Emulgierung des Öls und Wassers, das ebenfalls vorhanden ist, stabilisieren
und daß nach ihrer Entfernung das Öl und das Wasser sich anschließend leichter trennen
können. Etwas Öl wird jedoch von den Feststoffen zurückgehalten und durch die Lösungsmittelextraktion
und/oder durch Abstreifen mit Wasserdampf entfernt.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht die Umwandlung eines
Ölschlamms in einen trockenen Feststoff, der weniger als 1 Gew.-% Öl enthält. Ein
solches Material eignet sich zum Auffüllen von Gelände.
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Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel weiter erläutert.
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Verwendeter ölschlamm: Bodenschlamm eines API-Abscheiders für Raffinerien
Analyse: 40 % Öl 52,5 % Wasser 7,5 % Feststoffe Filter: Kerzenfilter aus nicht-rostendem
Stahl Auf das Filterrohr (Öffnung 100 pm) wurde eine 3 mm dicke Hilfsschicht aus
Diatomeenerde aufgebracht. Der Schlamm wurde mit neun Teilen Wasser pro Teil Schlamm
verdünnt und mit 0,4 Gew.-% Diatomeenerde als Filterhilfsmittel versetzt. Der Schlamm
wurde dann bei Umgebungstemeeratur mit einer durchschnittlichen Zuflußmenge von
32 1,25 m /m Filterfläche pro Stunde filtriert. Die Filtrat ion wurde bei einer
maximalen Druckdifferenz von 4 Bar abgebrochen, nachdem 150 Liter/m2 Filterfläche
filtriert worden waren. Der Filterkörper wurde entwässert und mit Kerosin bei Umgebungstemperatur
gefüllt.
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Die abfiltrierten Feststoffe wurden dann in situ mit 132 Liter Kerosin
pro m2 Filterfläche gewaschen. Man ließ den Filterkörper abtropfen, worauf die abfiltrierten
Feststoffe 15 Minuten in situ mit Wasserdampf behandelt wurden. Der Wasserdampfdruck
betrug 1,7 Bar (Manometerdruck).
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Analyse des Filterkuchens: öl - 0,8 % Wasser 0,6- % Feststoffe 98,6
%