DE3009128A1

DE3009128A1 - Verfahren und vorrichtung zur reinigung von rohfluessigkeiten

Info

Publication number: DE3009128A1
Application number: DE19803009128
Authority: DE
Inventors: Gyoergy Dr Ambrus; Gyoergy Dipl Ing Barta; Gabor Dipl Ing Dian; Huba Gaal; Sandor Kecskemeti; Oliver Dr Nagy
Original assignee: NOVEX FOREIGN TRADE CO Ltd
Current assignee: NOVEX FOREIGN TRADE CO Ltd
Priority date: 1979-03-29
Filing date: 1980-03-10
Publication date: 1980-10-02
Also published as: HU178791B; NL8001792A; GB2048100A; GB2048100B

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Rohflüssigkeiten

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von Rohflüssigkeiten, die durch ölverunreinigungen, Schwebestoffe und gelöste Salze verunreinigt sind, unter Verwendung von Filtern und Na- bzw. H-Kationenaustauschern oder gemischten H, OH-Kationen-Anionen-Austauschern.

Die Reinigung von mit gelösten Salzen, Schwebestoffen und öl verunreinigten Flüssigkeiten, in erster Linie Wasser, gewinnt unter dem Aspekt des Umweltschutzes und der Wiederverwendung der filtrierten Flüssigkeit immer mehr an Bedeutung Besonders trifft dies für Wasserdampfkondensate zu, deren Wiederverwendung nicht nur eine Wassereinsparung, sondern durch Ausnutzung des Wärmeinhaltes des Wassers auch eine bedeutende Energieeinsparung bedeutet. Durch den Umweltschutz und die Forderung nach erneuter Verwendbarkeit werden an die Wasserbehandlung immer strengere Anforderungen gestellt, die mit den bekannten Vorrichtungen nur unvollkommen oder sehr kostenaufwendig erfüllt werden können.

Bei den bekannten Verfahren durchströmt die verunreinigte Rohflüssigkeit nacheinander mehrere in Reihe geschaltete Vorrichtungen und wird dabei in den der Beseitigung der unterschiedlichen Verunreinrgungsarten dienenden Funktionseinheiten stufenweise bis zu dem gewünschten Grad gereinigt. Bei den herkömmlichen Verfahren werden zuerst die Schwebestoffe entfernt, und zwar in einer oder mehreren Stufen mit mechanischen Filtern unterschiedlicher Art und Füllung in Abhängigkeit von der Art und Menge der Verunreinigungen sowie den an die gereinigte Flüssigkeit gestellten Anforderungen. Dann wird der Ölanteil entfernt, was ebenfalls in einer oder mehreren Stufen erfolgen kann, indem z.B. an

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einen mechanischen ölabscheider ein Aktivkohlefilter angeschlossen wird. Dann erfolgt die Beseitigung der gelösten Verunreinigungen in einer oder mehreren Stufen mit Ionenaustauschern unterschiedlicher Wirkungsweise. Die Beseitigung der Schwebestoffe und der ölverunreinigungen ist die Vorbedingung für eine störungsfreie Funktion der Ionenaustauscher.

Die bekannten Verfahren haben mehrere Nachteile:

- sie erfordern viel Platz,

- es müssen viele Einzelmaßnahmen durchgeführt werden oder es muß eine aufwendige Automatik angewendet werden,

- die Wirkungsgrade der selbständigen Einzelmaßnahmen beeinflussen unabhängig voneinander das Endergebnis (die Reinheit der behandelten Flüssigkeit),

- für den kontinuierlichen Betrieb müssen viele unterschiedliche Vorrichtungen und Behälter verwendet werden,

- die Verluste sind hoch, weil sich die Verluste der einzelnen Stufen addieren, und

- die Behandlung und Beseitigung des Abfalls der Vorrichtung (der Eluate) ist vorrichtungs- und arbeitsaufwendig.

Durch die Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von Rohflüssigkeiten geschaffen, durch welche die mit gelösten Salzen, mit Schwebestoffen und öl verunreinigte Rohflüssigkeit in einer einzigen Funktionseinheit gereinigt werden kann; an diese Funktionseinheit schließt sich eine Trennstufe an, die eine beinahe vollständige Rückgewinnung der Flüssigkeit ermöglicht.

Die Erfindung macht von der Erkenntnis Gebrauch, daß das vorstehend genannte Ziel mit einer Funktionseinheit erreicht werden kann, in welcher die lonenaustauschschicht zusätzlich als Stützschicht für Filterschichten ausgenutzt wird, die aus in Abhängigkeit von den Verunreinigungen der Rohflüssig-

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keit ausgewählten, aufgeschlämmten Stoffen bestehen. Die beim Regenerieren der Funktionseinheit verwendete gereinigte Flüssigkeit kann aus der Trennstufe, in welcher die verbrauchten FilterSchichtmaterialien abgetrennt werden, in den Kreislauf zurückgeführt werden.

Erfindungsgemäß wird die Filterschicht aus aufgeschlämmten Stoffen bereitet, deren Teilchengröße kleiner ist als die des lonenaustauschharzes. Die Stoffe für die Filterschicht werden unter Berücksichtigung der vom pH-Wert abhängenden elektrokinetischen Potentiale der Verunreinigungen derart ausgewählt, daß die elektrische Ladung an der Oberfläche der Filtermaterialien entgegengesetzt zu der Ladung der Verunreinigungen ist, bzw. daß die elektrische Ladung an der Oberfläche zweier Filterschichten einander entgegengesetzt ist. Solche Filterschichten können z.B. aus auf Kationenaustauschharz aufgebrachter, positiv geladener Zellulose und auf diese aufgebrachten, negativ geladenen Perlit- oder Bentonitteilchen bestehen.

Die unter diesen Gesichtspunkten ausgewählten Filtermaterialien werden in Rührbehältern getrennt voneinander in Flüssigkeit aufgeschlämmt in der Schwebe gehalten und dann nacheinander in die Rohflüssigkeitzulaufleitung der Ionenaustauschsäule geleitet. Dadurch bilden sich auf der Ionenaustauschschicht die unterschiedlichen Filterschichten aus. Die durch die in der vorbeschriebenen Weise vorbehandelte Funktionseinheit geleitete, in einer Klärstufe vorgereinigte und daher höchstens 10 mg/1 öl, höchstens 50 mg/1 Schwebestoffe und gelöste Salze enthaltende Rohflüssigkeit enthält nach dem Verlassen der Filtereinheit höchstens 1 mg/1 öl und ist von Schwebestoffen sowie gelösten Salzen praktisch frei.

Die Filterschichten werden von den gebundenen Verunreinigungen allmählich verstopft, was dadurch festgestellt werden kann, daß der Strömungswiderstand der Filtereinheit zu-

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•7- -■ - ■..-'■

nimmt. Wenn der Strömungswiderstand sich etwa verdoppelt hat, muß die Filterschicht regeneriert werden. Zu diesem Zweck wird die Schicht durch am Ausgangsstutzen der Filtereinheit eingeleitete Pressluft aufgelockert und mit im Gegenstrom zu der Rohflüssigkeit geführter Reinflüssigkeit werden die durch das Auflockern entstandenen Bruchstücke der Filterschicht in einen Abscheider gespült, aus dem die flüssige Phase in die der Filtereinheit vorgeschaltete mechanische Vorklärstufe zurückgeführt wird. Insgesamt beschränkt sich daher der Flüssigkeitsverlust auf die gemeinsam mit der festen Phase aus dem Abscheider abgeführte geringe Menge.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann daher aus jeder beliebigen Ionenaustauschersäule hergestellt werden, wenn diese mit den erforderlichen Hilfseinrichtungen ausgerüstet wird.

Gemäß der Erfindung wird daher auf die Ionenaustauschschicht, die als Stützschicht für die Filterschichten dient, faseriges oder körniges Filtermaterial geschichtet, dessen Polarität in Abhängigkeit von der Art der Verunreinigung der Rohflüssigkeit positiv oder negativ gewählt wird. Nachdem die Filterschichten mit den Verunreinigungen gesättigt und daher verbraucht sind, werden sie im Gegenstrom zu der Rohflüssigkeit mit Luft und Wasser weggewaschen. Die beiden Waschmedien (Luft und Waschflüssigkeit) können nacheinander oder gleichzeitig durch die Filtereinheit geführt werden. Die Filtermaterialien werden in einem Mischbehälter nacheinander gesondert mit gereinigter oder roher Flüssigkeit aufgeschlämmt und auf die Ionenaustauschschicht geschlämmt. Als Filtermaterial wird bevorzugt zerfaserte Zellulose, Filterperl it und Bentonit verwendet.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ionaustauscher eine Filtereinheit darstellt, in wel-

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eher die Ionenaustauschschicht als Stützschicht einer oder mehrerer Filterschichten ausgebildet ist. An die Zulaufseite der Filtereinheit ist über eine Leitung unter Zwischenschaltung einer Pumpe ein Schlämmbehälter für das auf die Ionenaustauschschicht zu schwemmende Filtermaterial angeschlossen. Ein an die Ablaufseite der Filtereinheit zur Aufnahme der gefilterten Reinflüssigkeit angeschlossener Sammelbehälter ist für das Rückwaschen der Filterschichten ablaufseitig über eine Rohrleitung und eine Pumpe mit der Ablaufseite der Filtereinheit verbunden. Über Rohrleitungen stehen die Filtereinheit mit einem Abscheider, und der Abscheider mit einer der Filtereinheit vorgeschalteten mechanischen Klärstufe in Verbindung. An den Misch- und Schlämmbehälter sind die zur Zuführung der die Filterschichten bildenden Stoffe dienenden Vorratsbehälter angeschlossen.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung werden anhand einer die Reinigung von Kondenswasser betreffenden/ als Beispiel gewählten Ausführungsform erläutert, die schematisch aus der Zeichnung ersichtlich ist.

Die zu reinigende Rohflüssigkeit ist mit öl, Schwebestoffen und gelösten Salzen verunreinigtes Kondenswasser. Dieses wird durch die Rohrleitung 1 in die mechanische Klärstufe 2 geleitet, aus welcher die dort abgeschiedenen Verunreinigungen durch die Leitung 3 abgeführt werden. Das vorgeklärte Kondenswasser wird mittels der Dosierpumpe 4 durch die Rohrleitung 5 in den die erfindungsgemäße Filtereinheit darstellenden Filterbehälter 6 gefördert.

Die Filtereinheit 6 ist im wesentlichen eine Ionenaustauschsäule, bei welcher jedoch die aus Na-Austauschharz bestehende Ionenaustauschschicht 7 als Stützschicht einer aus zerfaserter Zellulose bestehenden Filterschicht 8 und einer darüber geschichteten Perlit-Filterschicht 9 dient. Bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel hat die Zelluloseschicht 8 ein Quadratmetergewicht von 0,7 kg/m², während die aus Bläh-

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perlit Ρ2 (Nyirtelek) bestehende Filterschicht 9 ein Quadratmetergewicht von 5 kg/m², bezogen auf den Querschnitt der Filtereinheit hat. Die trockene zerfaserte Zellulose wird in einem Vorratsbehälter 10 bevorratet und der trockene Filterperlit wird in einem Vorratsbehälter 11 bevorratet. Diese Vorratsbehälter 10, 11 sind mit dem Misch- und Schlämmbehälter 12 vorzugsweise derart verbunden, daß ihre Entleerung durch Gravitation erfolgen kann. Der Schlämmbehälter 12, der mit einem Rührwerk ausgestattet ist, ist mit der Zulaufseite der Filtereinheit 6 durch die Rohrleitung 13 unter Zwischenschaltung einer Pumpe 14 verbunden.

Ablaufseitig ist die Filtereinheit 6 über die Rohrleitung mit dem Sammelbehälter 16 für das gefilterte Kondenswasser verbunden, mit dessen Ablaufseite über die Rohrleitung 17 und ein Absperrventil der Schlämmbehälter in Verbindung steht. An die Ablaufseite des Sammelbehälters 16 ist außerdem die Rohrleitung 18 angeschlossen, durch welche die Hauptmenge des gefilterten Kondenswassers als Verfahrensprodukt abgeleitet wird. Ferner ist der Sammelbehälter 16 ablaufseitig über eine Pumpe 19 und eine Waschwasserleitung 20 mit der Ablaufseite der Filtereinheit 6 verbunden.

Die Filtereinheit 6 steht an ihrer Zulaufseite, an der das zu reinigende Rohwasser zugeführt wird, über die Rohrleitung 21 mit einem Abscheider 22 in Verbindung. Aus diesem kann die darin abgeschiedene feste Phase in eine Grube 23 entleert werden. Der die flüssige Phase enthaltende Raum des Abscheiders 22 ist über eine Pumpe 24 und eine Rohrleitung mit der mechanischen Vorklärstufe 2 verbunden.

Der Misch- und Schlämmbehälter 12 ist außerdem über ein Zulaufrohr 26 und ein Absperrventil mit der Rohrleitung 13 verbunden. In die Zulaufseite der Filtereinheit 6 führt ferner eine Rohrleitung 27 zum Zuführen von Druckluft. Außerdem ist eine Druckluftleitung 28 an den Abscheider 22 für die Ent-

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leerung desselben angeschlossen.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Zur Ausbildung der Filterschichten auf der Ionenaustauschschicht in der Filtereinheit 6 werden aus dem Vorratsbehälter 10 zerfaserte Zellulose, und aus dem Sammelbehälter über die Leitung 17 filtriertes Kondenswasser in den Schlämmbehälter 12 geleitet und dort vermischt. Die aufgeschlämmte Zellulose wird mittels der Pumpe 14 durch die Rohrleitung auf die Ionenaustauschschicht 7 in der Filtereinheit 6 geschwemmt, so daß dadurch die Zelluloseschicht 8 ausgebildet wird. Anschließend wird aus dem Vorratsbehälter 11 Filterperlit in den Schlämmbehälter 12 eingebracht und in diesem in der beschriebenen Weise aufgeschlämmt und ebenfalls in die Filtereinheit 6 gefördert, wo er sich als Perlitfilterschicht 9 auf der Zellulosefilterschicht 8 absetzt.

Das verunreinigte rohe Kondenswasser gelangt durch die Rohrleitung 1 in die mechanische Klärstufe 2, wo die Menge an öligen Verunreinigungen auf weniger als 10 mg/1, und an Schwebestoffen auf weniger als 50 mg/1 vermindert wird. Die dort abgeschiedenen Verunreinigungen werden durch die Rohrleitung 3 aus der mechanischen Klärstufe 2 abgeführt. Das vorgereinigte rohe Kondenswasser wird mit der Pumpe 4 durch die Rohrleitung 5 in die Filtereinheit 6 gefördert, so daß es von oben nach unten durch die Filterschichten 9, 8 und die Ionenaustauschschicht 7 strömt. Das die Filtereinheit 6 durch die Rohrleitung 15 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 5 m/h verlassende gefilterte Kondenswasser enthält wesentlich weniger als 1 mg/1 öl und ist frei von Schwebestoffen sowie gelösten Salzen. Das in dem Sammelbehälter 16 gesammelte gefilterte Kondenswasser wird zum größten Teil durch die Rohrleitung 18 abgeleitet.

Ein Teil des in dem Sammelbehälter 16 gesammelten gefilterten Kondenswassers wird jedoch zur Vorbereitung des die Filter-

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schichten bildenden Filtermaterials in den Schlämmbehälter 12 geleitet; ein weiterer Teil des gereinigten Wassers ist für die Regenerierung der Filtereinheit 6 erforderlich. Wenn der Strömungswiderstand der Filtereinheit 6 infolge des Verstopfens der Filterschichten 8, 9 von seinem Anfangswert von 40 kPA (SIt 1 Kilopascal = 1000 N/m² = 0,1 m WS) auf etwa 80 kPa (8 m WS) angestiegen ist, müssen die Filterschichten 8 und 9 ausgewechselt werden.

Hierzu werden die Filterschichten 8, 9 mittels durch die Rohrleitung 27 von unten in die Filtereinheit 6 eingeführter Preßluft zuerst aufgelockert und dann in aus dem Sammelbehälter mittels der Pumpe 19 durch die Rohrleitung 20 von unten in die Filtereinheit 6 mit einer Geschwindigkeit von etwa 10 m/h zugeleitetem Wasser durch die Leitung 21 in den Abscheider 22 gespült. Aus dem Abscheider 22 können die aus den verbrauchten Filterschichten 8, 9 sowie Verunreinigungen gebildeten Feststoffe in die Grube 23 entleert werden. Die mit diesen Feststoffen abgeführte Wassermenge beträgt etwa 0,2% der Menge des durch die Rohrleitung 1 zugeführten Kondenswassers. Die die Filterschichtreste transportierende und in dem Abscheider 22 abgetrennte flüssige Phase wird von der Pumpe 24 durch die Rohrleitung 25 in die mechanische Vorklärstufe 2 rezirkuliert.

Die Hauptvorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens können dahingehend zusammengefaßt werden, daß die öligen Verunreinigungen, die Schwebestoffe und die gelösten Salze in einer einzigen Funktionseinheit beseitigt werden können, bzw. der Salzgehalt in Salze überführt werden kann, durch welche keine Wasserhärte verursacht wird. Dadurch können bedeutende Einsparungen an Investitions-, Betriebs-, Arbeits- und Energieaufwand erzielt werden. Der Gehalt des gereinigten Wassers an öligen Verunreinigungen liegt weit unter 1 mg/1. Das gereinigte Wasser ist praktisch frei von Schwebestoffen und gelösten, bzw. Wasserhärte verursachenden Salzen. Der Flüssigkeitsverlust des Verfahrens ist mit 0,2% äußerst

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gering und dadurch ist auch der Verlust an Wärmeenergie gering, die als Wärmeinhalt in dem Kondenswasser enthalten ist. Daher kann der größte Anteil des Wärmeinhaltes der verunreinigten Rohflüssigkeit verwertet werden.

Die Ionenaustauschschicht ist vorzugsweise von hinreichend fester Konsistenz, damit das Austauscherharz beim Rückspülen der Filterschichten nicht mit diesem abgeführt wird. Falls nicht die Austauscherschicht als insgesamt fester poröser Körper ausgebildet wird, kann dies durch Wahl eines Austauscherharzes wesentlich höheren spezifischen Gewichtes als das der Filtermaterialien und entsprechende Einstellung des Druckes der Waschflüssigkeit beim Rückspülen erreicht werden, so daß die Austauschschicht dabei nicht wesentlich aufgewirbelt wird. Ggf. kann auch eine als lose Schüttung körnigen Harzmaterials ausgebildete Austauschschicht an ihrer Oberseite von einer geeigneten Siebplatte begrenzt werden, welche das Aufwirbeln der Austauschschicht verhindert.

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Claims

; RATENTANWÄLTE : ::_: VIERING & JENTSCHURA zugelassene Vertreter beim Europäischen Patentamt Dipl.-Ing. Hans-Martin Viering ■ Dipl.-Ing. Rolf Jentschura · Steinsdorfstraße 6 ■ D-8000 München 22 Anwaltsakte 3641 10. März 1980 NOVEX Talälmänyfejlesztö es Ertekesitö Külkereskedelmi Rt., 1056-Budapest, Marcius 15.ter 1, UNGARN Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Rohflüssigkeiten PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Reinigung von Rohflüssigkeiten, welche mit öl, Schwebestoffen und gelösten Salzen verunreinigt sind, bei welchem die Rohflüssigkeit filtriert und danach in einer Ionenaustauschschicht behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß faseriges und/oder körniges Filtermaterial, welches je nach Art der Verunreinigungen der Rohflüssigkeit eine negative oder positive Polarität aufweist, auf die Ionenaustauschschicht aufgeschwemmt wird und dadurch auf dieser wenigstens eine Filterschicht ausgebildet wird, daß dann die Rohflüssigkeit durch die Filterschicht und die Ionenaustauschschicht geleitet wird, und daß die Filterschicht nach ihrer Erschöpfung mit durch die Ionenaustauschschicht gleichzeitig oder nacheinander zugeleiteter Druckluft und Reinflüssigkeit aufgelockert und abgeführt wird.

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Steinsdortstraße β Telex: 5 212 30β jepa d Postscheck Mönchen 3067 26-801

D-a00O München 22 Telegramm: Steinpat München Bayerische Vereinebank München 567 695

Telefon: (0 89) 29 3413 Telekoplerer: (0 89) 222 086 Halffelsenbank München 0321816

(0 89)293414 (Siemens CCITT Norm Gruppe 2) Deutsche Bank München 2 711 687

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung mehrerer Filterschichten die Filtermaterialien voneinander getrennt mit Reinflüssigkeit oder Rohflüssigkeit aufgeschlämmt und nacheinander auf die Ionenaustauschschicht geschwemmt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Filtermaterial positiver Polarität für die eine Filterschicht und Filtermaterial negativer Polarität für die andere Filterschicht verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Filtermaterial zerfaserte Zellulose, Filterperlit und/oder Bentonit verwendet wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An- ; Spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Filterbehälter (6) eine Ionenaustauschschicht (7) als Stützschicht einer oder mehrerer Filterschichten (8, 9) aus faserigem und/oder körnigem Filtermaterial ausgebildet ist und der Filterbehälter (6) mit seiner ZulaufSeite für das Rohwasser über eine Rohrleitung (13) mit einer Pumpe (19) an einen Schlämmbehälter (12) für das Filtermaterial angeschlossen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mit seiner Ablaufseite an die Zulaufseite eines Sammelbehälters (16) für die Reinflüssigkeit angeschlossene Filterbehälter (6) mit seiner Ablaufseite außerdem an die Ablaufseite des Sammelbehälters (16) über eine absperrbare Rohrleitung unter Zwischenschaltung einer Pumpe (19), und an eine Druckluftleitung (27) angeschlossen ist.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterbehälter (6) mit seiner Zulaufseite für das Rohwasser über eine Rohrleitung (21) an einen Feststoffabscheider (22) angeschlossen ist_# dessen Flüssigkeitsraum über eine Rohrleitung (25) unter Zwischenschaltung einer Pumpe (24) mit einer dem Filterbehälter (6) vorgeschalteten mechanischen Klärstufe (2) für das Rohwasser verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Schlämmbehälter (12) mehrere Vorratsbehälter (11) für unterschiedliche Filtermaterialien angeschlossen sind.

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