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Verfahren und Rinrichtung zum Trennen von Flüssigkeiten
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Trennen
von Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Viskositäten, insbes6ndere von -Öl-Wasser-Emulsionen
wie Bohrölemulsionen, Schleifölemulsionen, Xühlemulsionen und Waschmaschinenabwässern.
Ferner kann der Einsatz auch auf anderen Gebieten der Technik, so in der Lebensmittelindustrie
und in der chemischen Industrie zum Trennen von Flüssig keiten mit unterschiedlichen
Viskositäten erfolgen.
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ffls- i-st bekannt Öl-w#sser-Emulsionen durch Zugabe von Mineralsäuren
oder bestimmten Neutralsalzen gegebenenfalls in Verbindung mit Oxidationsmitteln
zu brechen. Nachteilig bei diesen, Säure- bzw. Salzverfahren sind der hohe Chemikalienverbrauch
die relativ langen Reaktionszeiten,.
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die unabdingbare Korrosionsgefährdung der Spaltanlagen und der hohe
Aufsalzeffekt in den Spaltwässern. Der erreichbare Restölgehalt im Spaltwasser entspricht
nicht den wasserwirtschaftlichen Forderungen.
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Bekannt sind weiterhin solche Verfahren und Einrichtunge#n, bei denen
die Emulsionsspaltung mit Hilfe der Zufuhr von 1dä-rmeenergie erreicht wird. Als
Wärmeträger wird dabei überwiegend Dampf eingesetzt. Der Nachteil dieser energieintensiven
thermischen Spaltverfahren besteht in den vergleichsweise hohen Investitions- und
Betriebskosten. Funktionswichtig für diese Verfahren ist das Vorhandensein einer
Wärmequelle. Diese Voraussetzung wird in der Praxis der Wasseraufbereitung und Abwasserbehandlung
nur in Ausnahmefällen erfLillt.
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Bekannt sind außerdem Trennverfahren, bei denen Emulsionen mit Hrlfe
von Adsorptionsmitteln gespalten werden. Der Einsatz dieser Verfahren scheitert
an den außerordentlich hohen Kosten und der geringen Verfügbarkeit geeigneter Absorbenzien
bzw. an der technisch-ökonomischen Beherrschung des Schlammproblems.
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Weiterhin sind Trennverfahren bekannt, die mit einer m-Wert-Technologie
arbeiten. Die Wirksamkeit der m#Wert#Technologie ist stark eingeschränkt, da unter
betrieblichen Bedingungen die für die Funktionsfähigkeit des Verfahrens erforderliche
exakte Einstellung eines m-Wertes nur mit ungenügender Genauigkeit vorgenommen werden
kann.
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Fast allen angeführten Verfahren haftet der weitere Nachteil an, daß
neben dem Spaltwasser ein schwer abtrennbares ölhaltiges Produkt mit oft schlammartiger
Konsistenz entsteht das in weiteren Verfahrensstufen die meist nicht näher erläutert
werden, nachzubehandeln ist, Die Erfindung bezweckt, die Nachteile der bekannten
Verfahren zu vermeiden und die Gewässer von Schadstoffen unter gleichzeitiger Rückgewinnung
von Wertstoffen zu entlasten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Trennung
von Em#lsionen unten gleichzeitiger Rückgewinnung der emulgierten Phase, ohne daß
Chemikalien und/oder Wärme zugefUhrt werden müssen, und eine Einrichtung zu entwickeln,
mit Hilfe derer dieses Verfahren apparate- und meßtechnisch einfach zu realisieren
ist Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Emulsion nach einer
Vorreinigung durch Filtrieren und/oder Sedimentieren und/oder Zentrifugieren und/oder
Magnetabscheiden so im Kreislauf über ein Kapillarsystem gefahren wird, daß die
zwangsläufig entstehende Konzentrationsüberhöhung und die damit verbundene
Verschiebung
des Emulsionsgleichgewichtes bewußt gefördert und zur Abtrennung des Emulgators
von der emulgierten Phase ausgenutzt und diese gemeinsam mit dem Spaltwasser mit
einem Druck, der der arteigenen Viskosität der emulgierten Phase und dem Kapillarsystem
angepaßt ist, abgeführt wird und daß die nun freie ehemalig emulgierte Phase gemeinsam
mit der über dem Kapillarsystem verbleibenden Emulsion abgezogen und über eiw nen
nachfolgenden Schwerkraftabscheider abgetrennt wird.
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Die erfindungswesentlichen Merkmale der Einrichtung zur Durchführung
des Verfahrens sind darin zu sehen, daß einem Vorratsbehälter, in dem gleichzeitig
die Vorreinigung installiert sein kann, eine Trennkammer mit dem Kapillarsystem
über eine Pumpe nachgeschaltet ist, wobei dem Klarwasserabzug der Trennkammer ein
Trübungsmeßgerät mit Rückkoppelung zur Pumpe nachgeschaltet ist und der Trennkammer
ein Emulsionskühler, ein Druckminderventil und ein Schwerkraftabscheider sowie eine
Emulsionsrückführung zum Vorratsbehälter nachgeordnet sind und die Verbindung der
einzelnen Aggregate über Rohrleitungen und/oder Druckschläuche erfolgt. Die Funktion
ist wie folgt: Die vorgereinigte Emulsion wird von außen durch die Pumpe mit einem
Druck beaufschlagt, der gerade ausreicht, um die Phase der Emulsion entgegen dem
Druckverlust durch das Kapillarsyntem zu pressens welche die niedrigere Viskosität
aufweist, Dadurch wird die Phase mit der höheren Viskosität vor dem Kapillaraystem
zurückgehalten und reichert sich, da durch den Druckgradienten ständig neue Emulsion
in Richtung Kapillarsystem transportiert wird, vor dem Kapillarsystem an. Dieser
Vorgang wird bei der Fest-Flüssig-Trennung als Konzentrationsüberhöhung bezeichnet
und immer als eine den Trennprozeß hemmende Erscheinung durch vielerlei verfahrenstechnische
Maßnahmen bekämpft. Entgegen diesem verbreiteten Vorurteil der internationalen Fachwelt
wird bei der Erfindung diese Konzentrationsüberhöhung und die damit zwangsläufig
verbundene Verschiebung des chemischen Gleichgewichtes
der Emulsion
bewußt gefördert und dahingehend ausgenutzt0 daß der Emulgator von der emulgierten
Phase fast vollständig abgetrennt und gemeinsam mit dem Spaltwasser durch das Kapillarsystem
abgeführt wird, Die dadurch frei werdende ehemalige emulgierte Phase wird zusammen
mit der ebenfalls über dem Kapillarsystem verbleibenden Überschußemulsion abgeführt
und in einem nachgeschalteten Abscheider zurückgewonnen. Die Überschußemulsion wird
anschließend im Kreislaufbetrieb wieder der Vorreinigung oder der Trennkammer zugeführt.
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Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen anhand
der zugehörigen Zeichnung, die eine mögliche Schaltungsanordnung zeigt, näher erläutert
werden: 1. Beispiel Verbrauchte Metallbearbeitungsemulsion wird diskontinuierlich
einem Vorratsgefäß 1 zugeführt, in dem gleichzeitig durch Sedimentation eine Entfernung
der mechanischen Verunreinigungen erfolgt. Der anfallende Schlamm kann über einen
Bodenauslauf abgezogen werden. Die vorgereinigte Emulsion wird mittels einer Pumpe
2 der Trennkammer 3 zugeführt, in welcher das erforderliche Kapillarsystem nach
der Art und Weise an sich bekannter Filterapparate angeordnet ist. Als Kapillarsystem
können z.B. handelsübliche Dialysiermembranen eingesetzt werden. Die erforderliche
durch die. Pumpe 2 aufzubringende äußere Druckdifferenz liegt dann im Bereich 1,5
. 105 bis 6,0 . 105 Pa. Das infolge dieser Druckdifferenz durch das Kapillarsystem
transportierte Klarwasser wird kontinuierlich durch ein Trübungsmeßgerät überwacht;
welches im Havariefall über eine Rückkoppelungs leitung die Stromzufuhr der Pumpe
2 unterbricht. Das vermöge seiner höheren Viskosität über dem Kapillarsystem verbleibende
emulgierte Öl und das durch die Verschiebung des chemischen Gleichgewichtesfrei
werdende Öl verlassen die Trennkammer 3 mit der Kreislaufemulsion. Damit eine hinreichend
gute Abführung vor allem des freien Öles erreicht wird, ist der Trennkammer
3
etwa-die zweifache Menge des-Klarwasserdurchsatzes an Emulsion zuzuführen. Der Trennkammer
3 ist ein Emulsionskühler 4 nachgeschaltet, der im Kreislauf eine Temperatur t--L
650C einstellt. Oberhalb dieser Temperatur verschlechtert sich das Trennverhalten
der Anlage, Mit dem nachfol-## genden Druckminderventil 6 erfolgt die Regulierung
der in der Trennkammer 3 zu realisierenden Druckdifferenz 1,5 , 105 bis 6 . 105
Pa-. Anschließend gelangt die- Kreislaufemulsion drucklos in de#n an sich bekannten
Schwerkraftabscheider 7, wo die Abtrennung des seit Verlassens der Trennkammer 3
mitgeführten freien Öles erfolgt Danach wird die Kreislaufemulsion über die Emulsionsrückführung
8 in das Vorratsgefäß 1 zurückgeführt und der Kreislauf beginnt von neuem.
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Der Trennvorgang ist beendet wenn im Vorratsgefäß -1 eine ökonomisch
vertretbare Endkonzentration von-5O...65 Vol % 31 erreicht ist. Das Konzentrat kann
gemeinsam mit dem Schlamm oder nacheinander zeitlich getrennt aus dem Vorratsbehälter
1 durch den Bodenauslauf abgezogen werden.
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2. Beispiel Der Trennvorgang kann andererseits mit dem Ziel geführt-werden,
aus der verbrauchten Metallbearbeitungsemulsion reines Öl zur Werkstoffrückgewinnung
abzutrennen und gleichzeitig biologisch angegriffenen Emulgator kontinuierlich abzuführen.
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Dazu wird analog zu dem- 1. Ausführungsbeispiel verfahren. Lediglich
die Emulsionsrückführung 8 endet nicht im Vorratsgek fäß 1, sondern führt zum Verbrauch
der Emulsion, wo sie zur Ergänzung der fehlenden Menge mit Frischemulsion verschnitten
wird und gelangt erst danach, erneut verschmutzt, in den Vorratsbehälter 1 zurück.
Im Bedarfsfalle kann die im Vorratsgefäß stattfindende -Sedimentation als Vorreinigung
durch Nachschalten von an sich bekannten Bandfiltern oder anderen Tre-nnapparaten
verbessert werden.
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L e e r s e i t e