DE3046278A1

DE3046278A1 - Verfahren und vorrichtung zur oelabscheidung

Info

Publication number: DE3046278A1
Application number: DE19803046278
Authority: DE
Inventors: Utaro Hamamatsu Sakai
Original assignee: MARUCHI KOKEN KK
Current assignee: MARUCHI KOKEN KK
Priority date: 1979-12-10
Filing date: 1980-12-09
Publication date: 1981-08-27
Also published as: JPS599203B2; JPS5684603A; DE3046278C2; US4591441A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur ölabscheidung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Abscheidung von öl aus VJasser durch Bildung grober Partikel aus dem ölgehalt des Wassers.

Es sind verschiedene Verfahren zur Abscheidung von öl aus ölhaltigem Wasser bekannt. Diese Verfahren umfassen die Schwerkraftabscheidung, die Filterung, die Absorption, die Kohäsionsdisposition, die belüftete Schwimmabscheidung, einen mikrobiologischen Prozeß, ein elektrolytisches Ver-fahren, ein physikalisch-chemisches Verfahren sowie das Verfahren der Bildung grober Partikel.

Die Schwerkraftabscheidung kann nur bei groben ölpartikeln eingesetzt werden und eignet sich nicht für die Abscheidung fein zerteilten Öls, während sich bei der Filterung leicht eine Verstopfung ergibt und große Anlagen für einen Rückspül- oder Kreisprozeß erforderlich sind, bei äem ebenfalls die Verhinderung eines völligen Verstopfens schwierig ist. Die belüftete Schwimmabscheidung erfordert auch eine große Anlage und erlaubt nicht die Abscheidung fein zerteilten Öls. Der mikrobiologische Prozeß erfordert eine große Anlage und eine lange Bearbeitungszeit. Das elektrolytische oder physikalisch-chemische Verfahren ist mit einer Sekundärverarbeitung verbunden und führt daher zu Problemen größerer Installationen und komplizierter Verarbeitung. Das normale Verfahren mit Bildung grober Partikel ist an sich ideal, eignet sich aber nicht für den Fall emulgierter Partikel mit Abmessungen im Bereich unter 10 μπι, es sei denn bei Einsatz einer Präzisionsfilterung oder Ultrafilterung. Die Ultrafilterung kann nur in speziellen Fällen

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eingesetzt werden, da sie eine große Anlage erfordert, die teuer ist und hohe Betriebskosten verursacht. Ein Absorptionsmittel erfordert abhängig von seiner lipophilen Natur hohe Kosten und eine Menge menschlicher Arbeitskraft zum Austausch des Absorptionsmittels, wenn es infolge seiner Absorptionsgrenze einen Sättigungspunkt erreicht hat. Dies ist ein Hauptnachteil infolge der Behinderung des Ölfilms im Fall einer hohen ölkonzent?ration und hochviskosen Öls. Die Möglichkeit, ein Absorptionsmittel zur Bildung grober Partikel aus ölpartikeln kleiner als 10 μϊη zu verwenden, besteht nicht, so daß sich dieses Verfahren nicht für die Abscheidung emulgierten Materials eignet. Eine praktisch einsetzbare, kleine Anlage zur wirtschaftlichen Durchführung der Abscheidung durch Bildung grober Partikel im Bereich des ölgehalts mit Partikeln kleiner als 10 μϊη ist daher gegenwärtig nicht erhältlich.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, die nach dem Prinzip der Bildung grober Partikel es ermöglichen, öl von ölhaltigem Wasser abzuscheiden, welches das Öl in fein zerteilter und dispergierter Form oder in emulgiertem Zustand enthält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale in den Ansprüchen 1 bzw. 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Gemäß diesen Lösungen kann ein ölgehalt hoher Konzentration und/oder hoher Viskosität oder ölgehalt in emulgierter Form dadurch wirksam abgeschieden werden, daß eine spezielle Schicht auf der Oberfläche eines porösen Materials und/oder der Oberfläche eines Strömungskanals eingesetzt wird, welche eine Trennung zwischen öl und Wasser bewirkt und hauptsächlich aus einer wasserunlöslichen, wasserhaltigen Gelschicht besteht, die ölbeständig und ölabstoßend sowie

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wasserdurchläßig und wasserabsorbierend ist. Die Erfindung beruht auf der Idee, aus solchem Material ein Element zu bilden und dieses speziell als Element zur Bildung grober Partikel einzusetzen, durch das das ölhaltige Wasser hindurchgeleitet wird. Dabei kann die Flußrichtung wechselweise geändert werden, und es können Anlagenteile hinzugefügt werden, die eine Anpassung an die verschiedenen Zustände wie hochkonzentriertes oder hochviskoses öl oder emulgiertes öl erlauben, um die Grobpartikelbildung von Öl im Zustand von Partikeln kleiner als 10 μιτι praktisch durchführbar zu machen. Hierdurch wird eine neue Einrichtung zur öl-Wasserabscheidung geschaffen.

Die Erfindung eröffnet ein neues Feld der Abscheidung eines ölgehalts mit einer Partikelgröße unter 10 \xm, wofür bereits seit langem ein Bedarf bestand und viele erfolglose Entwicklungen durchgeführt wurden. Dieser Erfindung kommt eine große Bedeutung zu, da sie es ermöglicht, mit der Forderung nach 15 ppm fertigzuwerden, die entsprechend der IMCO Konvention auf der Basis des Sea Polution Prevention ^cts für die Schiffahrt bei Gebrauch eines Öl-Wasserabscheiders an Bord aufgestellt ist.

Bei der Grobpartikelbildung gemäß dieser Erfindung wird ein Öl-Wasser-Trennelement aus einem speziellen porösen Material eingesetzt. Es ist wichtig, daß auf der Oberfläche des porösen Materials und/oder der Oberfläche des von der Flüssigkeit durchströmten Kanals eine Schicht aus wasserunlöslichem, wasserhaltigem Gel gebildet wird, die mit dem ölhaltigen Wasser in Berührung kommt. Beispielsweise können verschiedene Arten von Kunstfasern, anorganischen Fasern, Naturfasern, Naturpulpe, synthetischer Pulpe etc. zur Bildung des porösen Materials, auf dem eine spezielle wasserunlösliche, wasserhaltige Gelschicht erzeugt wird, verwendet werden.

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Die verschiedenen Arten der wasserunlöslichen, wasserhaltigen Gele und Verfahren zu deren Herstellung unterliegen keiner besonderen Beschränkung und können aus einem großen Gebiet ausgewählt werden. Als Beispiele für Verfahren zur Herstellung der wasserhaltigen Gele können die folgenden genannt werden:

(1.) Es wird eine wässrige Lösung einer geeigneten Mischung aus einem wasserlöslichen Monomeren, wie Acrylamid, Kalziumacrylat oder acrylische Soda (Natriumacrylat) mit Methylenbisacrylamid oder N-Mothylolacrylamid unter Zusatz eines Polymerisationskatalysator.<3, wie Ammoniumpersulfat, Natriumpersulfat, Kaliumpersulfat oder Wasserstoffperoxid, und eines Katalysators, wie Ammoniumchlorid oder Ammoniumphosphat, hergestellt und eine solche Lösung wird durch Eintauchen, Bestreichen, Sprühen, etc. auf einer porösen Platte oder Folie zum Haften gebracht, wobei sich nach dem Trocknen bei einer geeigneten Temperatur von etwa 80 - 11O⁰C ein wasserunlösliches, wasserhaltiges Gel bildet.

(2.) Es wird eine wässrige Lösung eines Materials mit einer positiven (+) Ladung (Verbindungen mit einer kationischen Ladung, wie eine Pyridiniumgruppe oder eine quartäre Ammoniumgruppe) zu einer wässrigen Lösung eines Materials mit einer negativen (-) Ladung (Verbindungen mit einer anionischen Ladung, wie die Carboxylgruppe oder die Sulfongruppe) hinzugefügt und dieses Material so auf eine poröse Platte oder

^ou eine Folie aufgetragen, daß es an ihr haftet, wobei eine ionische Verbindung auf und/oder im Inneren der porösen Platte oder Folie unter Bildung einer gelförmigen Verbindung zustandekommt durch die Kupplungsreaktion eines wasserlöslichen Polymeren, wie Carboxymethylcellulose, Polyphosphat, Polyphosphorsauresalze oder Natriumpolyacrylat mit einem mehrwertigen metallischen Salz, wie Magnesiumsulfat oder Kalziumchlorid, wobei zunächst eine wässrige Lösung dess mehr-

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wertigen metallischen Salzes durch Eintauchen, Aufstreichen, Sprühen etc. aufgetragen und dann eine wässrige Lösung der oben erwähnten, eine metallische Bindung ausbildenden, wasserlöslichen, polymeren Verbindung hinzugefügt wird, wobei' sich durch die Vermittlung der mehrwertigen, metallischen Ionen eine Gelverbindung ausbildet.

(3.) Ein natürliches oder synthetisches hydrophiles PoIymeres wird wasserunlöslich gemacht, ohne daß es seine wasserabsorbierenden Eigenschaften verliert, das heißt, eine poröse Platte oder eine Folie wird vorher mit einem eine Bindung ausbildenden Mittel, wie Chromalaun, Kaliumalaun, Formalin, Zinkchlorid, Borsäure, Magnesiumchlorid, etc. behandelt und es bildet sich durch die eine chemische Bindung ausbildende Reaktion eine Gelverbindung, indem man ein Gelatinierungsmittel, wie Gelatine, Polyvinylalkohol, Alginsäure, Mannan oder eine CeIluloseverbindung hinzugibt.

(4.) Es wird ein Material verwendet, welches Wasser absorbiert und zu einem wasserunlöslichen, wasserhaltigen Gel quillt, beispielsweise wird ein eine Bindung ausbildendes Mittel (organisch, in einem Lösungsmittel löslich) für Polyäthylenoxid auf eine poröse Platte oder Folie durch Eintauchen, Streichen oder Sprühen aufgetragen oder es kann auch eine Carboxymethylcellulose mit geringer Verdrängung oder Polyvinylfaser durch Mischspinnen oder Mischweben hinzugefügt werden.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung erscheint es wünschenswert ein weiteres Verfahren zur Erhöhung

^OD und Aufrechterhaltung der ölabscheidungswirksamkeit, wie der ölabweisungswirksamkeit, Grobpartikelbildungswirksamkeit und auch der Bildung des wasserabsorbierenden Geles zur Verfügung zu stellen.

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Beispielsweise wird ein lipophiles Mittel, wie eine Fluorverbindung oder eine Chromfluorverbindung, ein lipophiles Mittel oder ein öl sammelnd, ttel, wie eine Stearinsäureverbindung, eine Verbindung auf Silikonbasis, eine Wachsverbindung, ein die Oberflächenspannung erniedrigendes Mittel oder ein ölsammelmittel, wie ein höherwertiger Alkylalkohol oder ein Silikon-Alk ylenoxid zu der wasserunlöslichen, wasserhaltigen Gelschicht hinzugefügt oder die poröse Platte oder Folie wird mit einem solchen wirksamen Mittel durch Bürsten, Eintauchen oder Sprühen vor oder nach der Bildung des wasserabsorbierenden Gelos behandelt. Die poröse Platte oder Folie kann auch mit einem lipophilen Teil mit der wasserabsorbierenden Gelschicht formuliert werden. Beispielsweise kann die ölabscheidungswirksamkeit durch ölsammlung, -wachstum und -trennung durch Herstellung eines Filtermaterials verbessert werden, indem man eine Mischherstellung oder ein Mischspinnen von Polyclephinfaser oder -pulpe oder synthetischer Faser oder Glasfaser vornimmt.

Im Rahmen der Erfindung kann jegliches Material, das ausreichende Eigenschaften hat, um es als Filter zu verwenden, das heißt ein Material mit Eigenschaften wie Wasserdurchlässigkeit, Wasserbeständigkeit, Druckbeständigkeit und Dauerhaftigkeit, ohne irgendeine Beschränkung für den vorliegenden Zweck angepaßt werden. Beispielsweise können Platten, nicht gewebte Stoffe, Papier oder Schaumplatten verwendet werden. Nicht gewebte Materialien, wie Papier oder nicht gewebte Stoffe, die hauptsächlich aus CeIIuIo-'

^Q sefasern, wie Baumwolle, Reyon oder Acetylcellulose bestehen, werden eingesetzt, nachdem man ihnen Eigenschaften wie Wasserbeständigkeit, Druckbeständigkeit, Dauerhaftigkeit, etc., durch die in der Office Gazette Nr. 659628 beschriebenen Verstärkungsbehandlungen verliehen

°^ hat. Eine poröse Platte aus gewebtem Stoff, wie Filtricrtuch, muß diesem Verfahren nicht unterzogen werden, da dieses Material selbst bereits die für Filterzwecke erforderlichen Eigenschaften, wie Wasserbeständigkeit,

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Druckbeständigkeit, aufweist, jedoch ist auch bei ihnen das Verstärkungsverfahren anwendbar. Weiterhin kann eine poröse Platte aus nicht gewebtem Material auch hergestellt werden durch Vermischen von heißschmelzender, synthetischer Pulpe (Polyolefin, Nylon, Polystyrol, etc.) und Anhaften der synthetischen Pulpe durch einen Wärmeprozeß oder durch Auftragung einer eine Bindung ausbildenden Verbindung, wie eines Harnstoff-Formalin-Konden~ sationsproduktes, Melamin-Formalin-Kondensationsproduktes, einer Epichlorhydrinverbindung, einer Methylolverbindung, wie Vinylsulfon etc., auf die poröse Platte durch Bürsten, Eintauchen, Sprühen etc., so daß die Filterwirksamkeit nicht verlorengeht.

Andererseits kann die poröse Platte im Rahmen der Erfindung aus synthetischem Fasermaterial bestehen, wie beispielsweise aus Polyäthylen, Polypropylen, Phenolharzfasern, Polyester, Polyamid oder aus anorganischen Fasern, wie Glasfaser, keramische Faser, Asbest oder einem Ver~ bundmaterial aus derartigen verschiedenen Fasermischungen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung v?ird ein Fixierverfahren verwendet, so daß die spezielle wasserabsorbierende Gelschicht nicht von der porösen Platte abgelöst wird. Dies kann beispielsweise durch Verwendung eines Kationfixierungsmittels erfolgen, wie beispielsweise Polyäthylenimin, Epichlorhydrin, Polyamin, Dicianidamido-Formalinkondensationsprodukt, oder eines Anionfixierungsmittels, wie dem eines Harnstoff-Formalinkon-

^OKJ densationsproduktes, eines Melamin-Formalin-Kondensationsproduktes, wobei diese in Abhängigkeit von der Art der porösen Platte auf geeignete Weise ausgewählt werden. Man trägt diese auf die poröse Platte auf durch Bürsten, Eintauchen oder Sprühen, nachdem man die wasserabsorbie-

rende Gelschicht ausgebildet hat, so daß sie an der wasserabsorbierenden Gelschicht anhaften oder mit ihr vermischt werden.

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Der Aufbau des Elements gemäß der Erfindung führt zu Kompaktheit. Beispielsweise kann das poröse Material einfach mehrlagig angeordnet werden oder, was besonders vorteilhaft ist, es können Aufbauten mit vielen röhrenartigen Kanälen gewählt werden, welche durch Wellenformen aus Wellpappe oder ähnlicher Struktur aus dem porösen Material gebildet sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

eine allgemeine Darstellung eines auf dem erfindungsgemäßen Verfahren beruhenden Verarbeitungssystems für ölhaltiges Wasser,

eine Vertikalschnittansicht einer Absaugeinrichtung,

Fig. 3 eine Vertikalschnittansicht der

Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 4 eine Horizontalschnittansicht

der Vorrichtung von Fig. 3,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer

zweiten Ausführungsform des bei der Erfindung eingesetzten Elements zur Grobpartikelbildung,

Fig. 6 eine Draufsicht auf das Element

von Fig. 5 zur Erläuterung der En,dverschlüsse, 35

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	Fig.	1
15
	Fig.	2
20

Fig. 7 eine Draufsicht auf das Element

von Fig. 5 zur Erläuterung des Durchflusses des ölhaltigen Wassers,

Fig. 8 eine Vertikalschnittansicht einer

anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 9 eine schematisehe Darstellung

einer weiteren Ausführungsform zur Durchführung der vorliegenden Erfindung und

Fig. 10A, 1OB

und 1OC Ansichten zur Erläuterung des

Wachstums der sich aus einzelnen ölpartikeln zusammensetzenden groben Tropfen bis zur Bildung eines größeren ölklumpens in dem

ölhaltigen Wasser unter Einfluß des Elements.

Fig. 1 zeigt eine allgemeine Übersicht einer Ausführungsform der Erfindung, wobei mit 1 ein Roh- oder Schmutzwassertank bezeichnet ist, der ölhaltiges Wasser 2 enthält. Das ölhaltige Wasser 2 wird mit Hilfe einer Absaugeinrxchtung 3 abgesogen. Der Aufbau der Absaugeinrxchtung 3 ist in Fig. 2 dargestellt. Diese Einrichtung enthalt einen äußeren Zylinder 5, an dessen Boden ein Abflußrohr angeschlossen ist und der an geeigneter Stelle im Schmutzwassertank 1 befestigt ist. Innerhalb dieses äußeren Zylinders 5 befindet sich ein Wehr-Zylinder 7 mit einem Schwimmer 6, der im äußeren Zylinder 5 vertikal

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frei beweglich ist. Der obere Rand des Zylinders 7 kann eben ausgebildet sein, bevorzugt ist jedoch eine in Fig. 2 mit 8 bezeichnete unebene Kante, die wie eine Säge ausgebildet ist oder Einschnitte aufweist. Die Ab-Saugeinrichtung 3 ermöglicht eine automatische Absorption der hohen ölkonzentration an der Oberfläche dos ölhaltigen Wassers 2 im Schmutzwassertank 1. Der Aufbau dor Absaugeinrichtung 3 läßt es zu, daß das ölhaltige VJasser 2 vom oberen Ende des Zylinders 7 her einfließt, der sich infolge des Schwimmers 6 entsprechend Änderungen der Höhe der Flüssigkeitsoberfläche bewegt.

Zweck der Absaugeinrichtung 3 ist es, die Saugöffnung entsprechend der Änderung der Flüssigkeitsoberfläche zu bewegen, so daß das ölhaltige Wasser kontinuierlich vom Oberflächenteil· mit hoher ölkonzentration eingesogen wird, weil sich der Flüssigkeitspegel des Schmutzwassertanks um etwa 200 bis 300 mm nach oben und unten ändert, wenn zu waschende Gegenstände in den Schmutzwasserbehälter 1 eingelegt oder aus ihm entfernt werden.

Das Abflußrohr 4 der Absaugeinrichtung 3 geht außerhalb des Schmutzwassertanks 1 in eine Rohrleitung 9 über, die mit einem Sieb oder Filter 10 verbunden ist. Dieses Sieb dient hauptsächlich der Entfernung von Fremdkörpern im ölhaltigen Wasser. Für die Zwecke des Siebs oder Filters 10 kann ein bekanntes Produkt eingesetzt werden.

Das ölhaltige Wasser durchläuft nach dem Sieb 10 ein Rohr 11» eine Pumpe 12 und ein Rohr 13, um dann in einen vierstufigen Schwimmabscheidertank 44 einzutreten. Hier wird hochkonzentriertes und hochviskoses öl entfernt. Es ist dafür zu sorgen, daß der Koaleszenzeffekt dieses vierstufigen Schwimmabscheider tanks so groß wie möcrlich ist. Das ölhaltige Wasser wird dann zum nächsten Anlaqeteil, nämlich der Grobpartikelbildungsvorrichtung 14 ge-

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leitet. Das in diese Vorrichtung gelangende ölhaltige VJasser weist bereits einen verminderten Ölgehalt auf, nachdem ein großer Teil des hochkonzentrierten und hochviskosen Öls beim Durchlauf durch den vierstufigen Schwimmabscheidertank 44 entfernt wurde. Falls daher nicht die Möglichkeit besteht, daß im ölhaltigen Wasser hochkonzentriertes oder hochviskoses Öl vorhanden ist, kann der vierstufige Schwimmabscheidertank 44 entfallen und das ölhaltige Wasser von der Pumpe 12 direkt zur Grobpartikelbildungsvorrichtung 14 geleitet werden.

Fig. 3 ist eine Längsschnittseitenansicht der Vorrichtung 14, die Fig. 4 in einer Querschnittsdraufsicht zeigt.

Die Vorrichtung 14 besitzt einen Mittelboden 17 am unteren Ende eines zylindrischen Gehäuses 15 zur Bildung einer Durchflußkammer 18. In der Mitte des Mittelbodens 17 befindet sich eine Öffnung 19. über dem Mittelboden 17 ist eine Elementkammer 20 ausgebildet, die das Element 21 zur Bildung grober Partikel aufnimmt. Dieses Element enthält poröses Material 24, auf dem eine spezielle Schicht mit der Eigenschaft, Öl von Wasser zu trennen, ausgebildet ist, die ferner wasserdurchlässig und wasserabsorbierend ist. Der Aufbau des Elements 21 ist wie bei einem herkömmlichen Element. Das heißt um einen Zylinder 23, der in seiner Mitte mit vielen durchgehenden Löchern 22 versehen ist, ist das poröse Material 24 in Zickzackform angeordnet. Der Zylinder 23 befindet sich über der öffnung 19 des Mittelbodens 17. Das obere Ende des Gehäuses 15 ist mit einem Deckel 16 verschlossen, der ein Elementhalter 25 zur Befestigung des Elements 21 trägt. Sin ausreichend weiter Raum ist um den Umfang und über dem Oberteil des Elements 21 vorgesehen.

Eine Zuflußrohrleitung 30 sowie zwei Zuflußzweigrohre 27a und 27b sind an ein Umschaltventil 26 angeschlossen,

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durch das wahlweise das eine oder du:i ändert- : nfluß-\ .:■.:.··- rohr mit der Zuflußrohrleitung 30 verbunden ν--..-· clon. <-. :nn. Das dem Umschaltventil 26 abgewandte Ende der, r.ullu:■-.■.; Jgrohres 27a ist am Gehäuse 15 befestigt und TrJi-.·.-.;·. t jr. die Durchf lußkammer 18, während das eiern Umsch-Atveni il IM abgewandte Ende des Zuflußzweigrohre·.; 27b, dp-.:- eben'.illu am Gehäuse 15 befestigt ist, in die lileiuantkavmt-r 20 mündet. Ein ähnlicher Aufbau ist an der Ausqanqsseile vorgesehen, wo zwei Abflußzweigrohre 29a und 24b sowie eine Abflußrohrleitung 31 an ein Umschaltventil 28 eingeschlossen sind, so daß wahlweise eines der Abflußzweigrohre 29a, 29b mit der Abflußrohrleitung 31 verbunden werden kann- Das dem Umschaltventil 28 abgewandte Ende des Abflußzweigrohres 20a ist am Gehäuse 15 befestigt und mündet in die Elementkammer 20, während das entsprechende Ende des Abflußzweigrohres 29b, das ebenfalls am Gehäuse 15 befestigt ist, in die Durchflußkammer 18 mündet. Die Zuflußrohrleitung 30, die an das zuflußseitige Umschaltventil 26 angeschlossen ist, kommt von der Pumpe 12 (bzw. dem Tank 44), während die an das abflußseitige Umschaltventil 28 angeschlossene Abflußrohrleitung 31 zu einem Schwimmabscheidertank 32 führt.

Abhängig von der Einstellung der Umschaltventile 26 und fließt bei der Vorrichtung 14 das ölhaltige Wasser von der Zuflußrohrleitung 30 entweder über das Zuflußzweigrohr 27a oder das Zuflußzweigrohr 27b in die Vorrichtung 14 hinein. Die Flüssigkeit tritt nur dann aus dem oberen Abflußzweigrohr 29a aus, wenn der Zufluß über das untere Zuflußzweigrohr 27a erfolgt. Auf der anderen Seite fließt die Flüssigkeit aus dem unteren Abflußzweigrohr 29b nur da.nn aus, wenn der Zufluß über das obere Zuflußzweigrohr 27b erfolgt. Im. einen Zustand der Umschaltventile 26 und 28 tritt also das ölhaltige Wasser von dem unteren Zuflußzweigrohr 27a ein, fließt entsprechend dem ausgezogenen

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Pfeil von der Durchflußkammer 18 durch die öffnung 19, weiter durch die Löcher 22 des Zylinders 23, durchsetzt das Material 24 und fließt dann durch das Abflußzweigrohr 29a zur Abflußrohrleitung 31 aus. Nach Umschalten der Umschaltventile 26 und 28 in den anderen Zustand tritt das ölhaltige Wasser vom Zuflußzweigrohr 27b her ein, fließt entsprechend der gestrichelten Pfeilmarkierung und durchsetzt das Material 24 von außen her und tritt in den Zylinder 23 ein, durchfließt die öffnung 19, die Durchflußkammer 18 und fließt über das untere Abflußzweigrohr 29b zur Rohrleitung 31 aus. Das bedeutet, daß man mit Hilfe der Umschaltventile 26 und 28 die Zufluß- und Abflußstellen bei der Vorrichtung 14 ändern und die Richtung, in welcher das ölhaltige Wasser das Element 21 durchsetzt, umkehren kann.

Wenn das ölhaltige Wasser in die Vorrichtung 14 fließt und durch das Element 21 tritt, dann wird nicht nur der ölgehalt, der zu groben Partikeln zusammengesetzt ist, festgehalten, sondern es wird auch das feinzerteilte und dispergierte öl mit einer Teilchengröße unter 10 μΐη mit Sicherheit festgehalten und aufgrund der öltrenneigenschaft, die auf der Wirkung des Elementmaterials 24 beruht, gesammelt. Das Elementmaterial 24 ist mit einer speziellen Schicht für eine Trennung von Öl und Wasser ausgebildet, die wasserdurchlässig und-absorbierend ist. Das gesammelte öl wächst zu einem groben ölpartikel, der automatisch schwimmen kann und infolge dieser Schwimmeigenschaft sowie; auch infolge der ölabscheidungsfunktion der Ge] schicht auf dem porösen Material 24 abgeschieden wird. Infolge des Durchdringens des Elements und infolge von dessen spezieller Eigenschaft wachsen darüberhinaus emulgiorte öltropfen, die man bislang als unmöglich abzuscheiden betrachtet hat, von einem groben Partikel zu einem groben Klumpen, der entfernt werden kann.

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Das auf diese Weise durch das Element 21 dringende ölhaltige Wasser wird über das Abflußzweigrohr 29a oder 29b und die Abflußrohrleitung 31 als Wasser und grobe Ölpartikel in den Schwitnmabscheidertank 32 der nächsten Stufe abgeführt.

Normalerweise enthält das ölhaltige Wasser viele Arten von Beimischungen (SS), etwa in Form einer Suspension, oder kleine Staubteile. Das Element wird daher während

"JO des Betriebs verstopfen und nur noch eine verminderte Wirkung haben. Bei vielen herkömmlichen Systemen wurde in solchem Fall die Anlage gestoppt und das Element gewaschen, um seine Funktionsfähigkeit wiederherzustellen. Dies führte zu einer erheblichen Verminderung der Produktivität. Bei der Erfindung wird dieser Nachteil vermieden, so daß die Anlage trotz Reinigung des Elements unterbrechungslos arbeiten kann.

Wie bereits erwähnt, kann durch Betätigung der Umschaltventile 26 und 28 der Zufluß zwischen den Zuflußzweigrohren 27a und 27b und der Abfluß zwischen den Abflußzweigrohren 29a und 29b umgeschaltet werden. Die Betätigung dieser Umschaltventile führt dazu, daß die Strömungsrichtung des ölhaltigen Wassers umgekehrt wird, wie dies durch die ausgezogene Pfeilmarkierung und die gestrichelte Pfeilmarkierung in Fig. 3 dargestellt ist. Die Umkehr der Flußrichtung bewirkt, daß Beimischungen (SS), die an der der Ströraungsrichtung abgewandten Fläche des porösen Materials 24 anhaften, entfernt werden. Darüberhinaus werden grobe Partikel und größere öltropfen, die an dieser Oberfläche anhaften, ebenfalls durch diese Flußrichtungsumkehr entfernt und abgetrennt. Beide Seiten des Elements dienen in gleicher Weise zur Grobpartikelbildung und Vergrößerung von öltropfen, unabhängig von der Flußrichtung des ölhaltigen Wassers.

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Die Betätigung der Umschaltventile 26 und 28 kann nach einer bestimmten Zeit, nachdem sich eine bestimmte Menge angesammelt hat, oder infolge "des Anstiegs des Speisewasserdrucks manuell erfolgen. Es ist aber auch möglich, die Umschaltventile durch Anschluß an einen Zeitgeber, einen Durchsatzmesser oder einen Speisewasserdruckfühler automatisch umzuschalten. Bei der sogenannten Umkehrwaschung, die aufgrund dar Umkehrung aar F.,.ußi Achtung des ölhaltigen Wassers erfolge, tritt wirksa-ü e-ir-3 En:- fernung der Clpar eitel vom Element auf ^n-. · - ür.rr. dle^r dazu, daß der Druckabfall an einem Element. h<l :var auc. 0,1 bar liegt, was zu einem guten !vasscvdu: . %-- ..nqur. ^ir ;.. führt und Wasserzufuhr unter niedrigem Drue λ cL-'.i.ub-; .

Grundsätzlich gilt bei der Öl-Wasser-Trennunoj, c ... £ m·' zunehmendem Speisewasserdruck sich das öl fain ·■ rt- ,ν. und die Abscheidung durch Bildung grober Partie.χ ^ .:^ϊ. gert. Bei der Erfindung kann jedoch, wie oben anvogi-b^n, ein niedriger Druck verwendet und verhindert werden, daß sich das öl fein zerteilt, so daß sich ein synergistischer Effekt zur besseren Grobpartikelbildung von ölpartikeln ergibt.

Die Fig. 5 bis 8 zeigen eine andere Ausführungsform des Elements und der Vorrichtunc/ zur Grobpartikelbildung.

In diesem Fall wird gemäß Darstellung in Fig. 5 ein Wellenaufbau aus Wellpappe mit vielen kleinen röhrenförmigen Kanälen als Element verwendet.

Dieses Element 21 ist dem Element 24 des vorangegangenen Beispiels ähnlich gemacht. Ebene Pappen 40 und gewellte Pappen 41 sind abwechselnd angeordnet und bilden einen Schichtaufbau mit vielen kleinen röhrenförmigen Kanälen 42 zwischen einer ebenen Pappe und einer benachbarten gewellten Pappe. Die ebenen Pappen 40 und die gewellten

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Ί Pappen 41 sind aus dem gleichen porösen Material hergestellt, das mit einer speziellen Ölabscheidungsbeschichtung versehen ist, die wasserdurchlässig und wasseriibsorbierend ist. Wie aus den Fig. 6 und 8 ersichtlich, sind die jeweiligen dünnen röhrenförmigen Kanäle 4 2 entweder am oberen oder am unteren Ende mittels Stopfen 4 3 zugestopft, wobei bei einer gewellten Pappe 41 die in einer Reihe liegenden Kanäle abwechselnd oben und unten zugestopft sind und diese Anordnung bei zwei benachbarten gewellten Pappen 41 auf Lücke vorgesehen ist. Auf diese Weise sind die einen bestimmten Kanal 4 2 direkt benachbarten Kanäle 4 2 gerade am entgegengesetzten Ende wie der bestimmte Kanal zugestopft. Das in einen Kanal 4 2 eintretende ölhaltige Wasser kann daher nur abfließen, indem es entweder die ebene Pappe 40 oder die gewellte Pappe 41 durchsetzt. Das Zustopfen des jeweils einen Endes der Kanäle kann auf beliebige Weise erfolgen, etwa durch Zusammendrücken und Verkleben des Endes, durch Einfüllen eines klebenden Füllmittels in die Öffnung etc.

Fig. 8 zeigt die Grobpartikelbildungsvorrichtung, die das in Fig. 5 gezeigte Element aufnimmt. Bei dieser Vorrichtung sind in dem an der Unterseite eines zylindrischen Gehäuses 15 angeordneten Mittelboden 17 viele durchgehende Löcher 34 vorgesehen. Ein oder gegebenenfal]s auch mehrere Elemente 21 sind auf diesen Mittelboden 17 gesetzt, über dem Element 21 ist dabei ein Hohlraum 33 gebildet. Zuflußzweigrohre 27a und 27b münden in die Durchflußkammer 18 bzw. den Hohlraum 33, während Abflußzweigrohre 29a und 29b in den Hohlraum 33 bzw. die Durchflußkammer 18 münden. Das ölhaltige Wasser, das entweder vom Zuflußzweigrohr 27a oder dem Zufluß^weigrohr 27b kommt, tritt in di.e Kanäle 4 2 ein, deren Enden zur Durchflußkammer 18 bzw. zum Hohlraum 33 (im Fall des Rohrs 27b) offen sind, wie dies durch die ausgezogenen Pfeile bzw.

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die gestrichelten Pfeile angedeutet ißt. Das Wasser tritt durch die ebenen Pappen 40 oder die gewellten Pappen 41 in die Nachbarkanäle 42 ein und durch deren offenes Ende in den Hohlraum 33 bzw. die Durchflußkammer 18, von wo es über das jeweilige der Abflußzweigrohre 29a oder 29b abfließt.

Der Aufbau des Wellentypelements 21, wie es in den Fig. 5 bis 7 gezeigt ist, ist wirksamer als der herkömmliche allgemeine Aufbau, wie er in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Der Einsatz des Elements der Figuren 5 bis 7 gemäß Darstellung in Fig. 8 läßt leichter den Bau einer kleineren Vorrichtung zu und ist damit auch praktischer. Ein solch kleinerer Aufbau ist insbesondere unerläßlich im Fall eines begrenzten Installationsraums, wie es bei Schiffahrtsanwendungen der Fall ist. Die vorliegende Erfindung eignet sich für derart beschränkte Installationsbedingungen.

Wie oben angeführt, wird das ölhaltige Wasser einer solchen Behandlung ausgesetzt, daß grobe Partikel aufgrund der Wirkung der Grobpartikelbildungsvorrichtung 14 abgeschieden werden und im Wasser aufschwimmen und daß Wasser über die Abflußrohrleitung 31 in den nächsten Schwimmabscheidertank 32 fließt.

Der Schwimiruibscheidertank 32 kann von irgendeiner bekannten Art sein. Bei diesem Beispiel schwimmen körperlich große ölpartikel infolge ihrer unterschiedlichen Reaktion und die Schwerkraft (bzw. des Auftriebs) in natürlicher Weise zum oberen Teil des Tanks 32. Von hier werden sie über ein Rohr 35 in einen ölsammelzylinder 36 abgenommen. Da an dieser Stelle das Öl aus dem Schmutzwasser abgeschieden ist, wird dieses allein über eine Rohrleitung 37 zur Ansaugseite der Pumpe 12 zurückgeführt und das

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Verfahren in der Reihenfolge des vierstufigen Schwimmabscheidertanks 44, der Grobpartikelbildungsvorrichtuig 14, des Schwimmabscheidertanks 32 und des ÖlBammelZylinders 36 wiederholt. Das mittels des Schwimmab.scheid.jrtanks 3 2 vom öl befreite Wasser wird normalerv/eise weggekippt, im Fall eines Kreisverfahrens, wie es bei einem Herstellungsprozeß vorliegen kann, wird das Wasser jedoch durch die Rohrleitung 38 in den Schmut^wasscrtank 1 zurückgeleitet.

Das obige Beispiel stellt ein grundsätzliches öl-Wastior-Abscheidungssystem als eine Einheit der Grobpcirtikelbiidungsvorrichtung dar. Aber auch eine mehrstufige Anordnung einer Vielzahl von abwechselnd in Reihe vorgo- '■$ --ehe nc η Crobpartikelbildungsvorrichtungen und SchwAmunl·- s.h.ii ^:c ti.iiks kann abhängig von der Konzentration und

" '- ' des eingeschlossenen Öls in vielen FV. · J .n *-· ■ ■ · -. '.;!·■·; ?· >~gobnissen führen. Hei einem i;olcl·-.·'

-. ",·.' ·: ■■· wird öl, das bereits in Form go' ..:■

C. J .- -.".-. ·■ -j..-:-.t, entfernt, bevoj: der nö.chiüLc G-' -

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"⁷¹XC. 9 g.'bt einen Überblick üb"r dicscf- Tne';: "..■". ":.'-,. .iasrerfluöivs-^em, bei dem ölhaltiges Wasser von &:■--[ '^;chmu^zv;assertank 1 den vierstufig·?;.· Tel·-«.'iimn· '^.

-.v'.n'; 44 durchströmt, dann durch ein Was:;crflu°c-. ^,' . . läuft, das der Reihe nach und mehrstuf i-.· Gregore ν; c bildungsvorrichtungen und Schwiir.:r.abzeheidert. ■ ■]■::· Re.ihenfc]ge einer ersten Groboari ί!·.·.>] bi" ü\uvrvor r ' ■' "!4a, eines ersten Schwiirunabsche.id.v· lan': '-2a, c:lm.-^;

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Grobpartikelbildungsvorrichtung 14b und eines zweiten Schwimmabscheidertanks 32b aufweist. Dieses mehrstufig.:·. System liefert nahezu vollständig abgeschiedenes öl iü den ölsammelzylinder 3G. Hierbei fließt das öl vorn oberen Teil dcij zweiten Schwimmabscheidortanks 32b autoin;» I i ;,■ :i oder durch manuelle Bedienung in den ölsamnolzylinuc-t .)(··, während des behandelte Wasser von unteren Toil dua :;\; iire.r Schwimmabscheidoi . anks 32b im FaIi eines Ringverfahrens in den Schmutzwa.ssertank 1 zurückίließt und ander.i.v^T .: ;0 abgelassen wird.

Dieses System eicnet sich n^:cht rn.i für >.:ri >·. ν ·.-\\u _; ■ Übergangsverarbeitung von ölhalLic -m toas.-;c ■ , -.n^^: '-. :v sitzt auch eine besonders gute Witkunq hei. · - r- 3... ; ι ..

*;5 von Wasser, das ül in feinvc rteilter eruulH.: v... t. r r. ■ ·.{-..■ \ Ö3partikeln anter 1 |xm enthalt. Dies beruht au*. ;■;. ■ ·.'' eiiies oberflächenaktiven Ejc-mentn und konin c .-ii. ι· .-köminlichen Technik nicht erreicht warden, if·.:.» ·:■ ■ haben beispielsweise bestätigt, daß Wasser, ΐ ι.- <- <v. οκ· ,j .,/■ leichten Öls enthielt nach der Vcrarbeit/anc; nv.x n;.-.:h 5 ppm aufwies. Hierbei lag die Testspezifikaciorx von Schiffsausrüstungen entsprechend der IMCO Konvektion zugrunde. Es ergab sich, daß 5 ppm, die als Grenze für industrielle Abwasser aus Gründen des Umweltschutzes festgelegt sind, genau eingehalten werden können.

Die Erfindung besitzt neue Eigenschaften insbesondere im Hinblick darauf, daß sie die Trennung nicht nur des feinverteilten Öls, sondern auch des emulgierten Ölgehalts erlaubt. Dies ist auf die Bildung der speziellen Schicht zurückzuführen, die hauptsächlich aus einer wasserunlöslichen, wasserhaltigen Gelschicht besteht, die eine Wassertrennfunktion besitzt und außerdem ölfest und ölabstoßend ist.

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die theoretische Grundlage für diese Wirkung nicM:. vollkommen klar ist, ergibt sich der folgende Grund einfach aus den strukurellen Eigenschaften. Die Grundzüge ios Clabscheidungsprozessus sind in Fig. 10 gezeigt, s VTo η η ölhaltiges Wasser durch das Material 24 dos Element;; von einer Seite her hindurchtritt, bleiben Ölpartikol oder er.ulgierte Ölpartikel im ölhaltigen Wasser leicht an dor Oberfläche des Materials 24 haften, und zwar wegen '.icsacn ölwiderstandsfähigen und ölabstoßenden Wirkung,

"•:j KO daß sich aus mehreren Teilen '<£us;uamengesetzte grobe i:'-partik<?l a ergeben. Wenn das öl in dem ununterbrochen zufließenden ölhaltigen Wasser andererseits in Form von Partikeln vorliegt, dann werden einige von diesen ;ui dem grob partikulierten Ölpartikel a gefangen, so daß

'5 dieser wächst und ein großer ölpartikel b wird. Nach und nach berühren sich diese gewachsenen ölpartikel· b und bilden einen großen Ölklumpen c, wie dies gestrichelt dargestellt ist (Fig. 1OB). Dieser große ölklumpen c wird sich aufgrund der abstoßenden Wirkung des Materials

2"; 2" von dessen Oberfläche trennen und gemäß der Pfeilmar-Jrierung in Fig. 1OC im ölhaltigen Wasser aufschwimmen. Viele von diesen gewachsenen ölpartikeln oder -klumpen absorbieren leicht Beimischungen (SS) und entfernen diese r-ar.imischungen genauso gut wie öl aus dem ölhaltigen Wasser.

Ein weiteres besonderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß wegen dieser erwünschten Eigenschaft der Entfernung von Beimischungen, das vor dem Eingang in die Grobpartikelbildunsvorrichtung 14 angeordnete Filter oder Sieb 10 nicht so fein sein muß, daß es sogar feine Beimischungen oder Fremdstoffe auffängt. Zum Zwecke des Auffangens lediglich relativ großer Beimischungen oder Freradstoffe reicht ein Sieb mit einer Teilung von etwa

5j 11 bis 16 öffnungen pro linearem 2ientimeter aus.

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Beim herkömmlichen Abscheidungsverfahren ist ein mo,·' · feines Sieb erforderlich, ura Beimischungen ock ■.· Ire:. stoffe festzuhalten und zu entfernen. De im υ\η\γ;-,,\ΐ, ■ solch ei in feines Sieb werden aufgrund des at-fi-lr: i.r--.; Drucks die öltropTon fein zerteilt. Bn isr J-sü. . '·.."" ■ ger, die so emul.jierten feinen Ölportikel χλι ·.. r.:^: ■:." Im Gegenteil dazu ist bei der Erfincivuv; üo ■ j.>r - ·■/. · des Siebs geringer, so daß keine riwalgierung ciriivi·; und die Ölabscheidung in der Grobpartikelbij αικ^ v,,r .' ·.

tang 14 leichter wird. Dies erlaubt eine nahe·:., ο p.-.r·. ^τ Entfernung emulgiorten Öls, welches ein einer wciu-i-C. Eiaulgierung gehindert wird. Ferner bewirkt die Zufuhr von Wasser unter hohem Druck zu einem Sieb für hochvis ' ·- scs Öl wegen der Emulgierung einen Nachteil. Die Erfindung jedoch benötigt keinen hohen Speisewasserdruck, :,o daß sieh hieraus keinerlei Behinderung ergibt. Wcqen di. ι glciclr/oitigen Ablagerung eier in den ölparti.!;cln cinq.·- tchlosücnen Beimischungen oder Fremdstoffe an der Oberfläche des Elements ergibt sich eine wirkungsvolle Ent-fernung dieser Beimischungen oder Fremdstoffe gleich'/Gi ·. i mit der ölabscheidung.

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OR/_G/Nal

Claims

Maruchi Koken Kabushiki Kaisha 80/0511 75, Kozawatnri-cho, Heirnamatsu-shi, HO/mü Japan Patentansprüche

1. Verfahren zur Abscheidung von öl aus Wasser durch Bildung grober Partikel, dadurch gekennzeichnet, daß ölhaltiges Wasser abwechselnd in einer ersten und einer dieser entgegengesetzten zweiten Richtung durch ein die Bildung grober Partikel verursachendes Element geleitet wird, welches auf der Oberfläche eines porösen Materials und/oder der Oberfläche eines Durchflußkanals eine Schicht aus einem wasserunlöslichen, wasserhaltigen Gel aufweist, die ölbeständig und ölabstoßend sowie wasserdurchlässig und wasserabsorbierend ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß zunächst hochviskoses und hochkonzentriertes Öl mittels eines Schwimmabscheidertanks aus dem Ölhaltigen Wasser entfernt wird, bevor dieses durch das die Bildung grober Partikel verursachende Element geleitet wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das ölhaltige Wasser nach Durchleitung durch das die Bildung grober Partikel verursachende Element zur Entfernung der groben Ölpartikel durch einen mehrstufigen Schwimmabschei-

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der geleitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das ölhaltige Wasser mehrfach abwechselnd durch ein die Bildung grober Partikel verursachendes Element und dann einen mehrstufigen Schwimmabscheider geleitet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das ölhaltige Wasser von der Oberflächenschicht des in einem Schmutzwassertank enthaltenen ölhaltigen Wassers abgesogen wird.

6. Vorrichtung zur Abscheidung von öl aus Wasser durch Bildung grober Partikel, gekennze ichnot durch wenigstens ein Element (21) zur Bildung grober Partikel, welches eine Schicht aus einem wasserunlöslichen, wasserhaltigen Gel enthält, die eine Trennung von öl und Wasser bewirkt und sowohl ölbeständig und ölabstoßend als auch wasserdurchlässig und wasserabsorbierend ist, und durch Einrichtungen (15, 18, 33, 26, 27a, 27b, 28, 29a, 29b) mittels derer ölhaltiges Wasser abwechselnd von der einen und von der anderen Seite her durch das Element leitbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Element (21) zur Bildung grober Partikel einen Wellenaufbau aus Wellpappe besitzt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Element (21) eine Vielzahl von Kanälen (42) aufweist, die abwechselnd an einem oberen bzw. einem unteren Ende geschlossen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η -

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zeichnet , daß das Element (21) zur Bildung grober Partikel aus mehreren Schichten Wellpappe besteht derart, daß jeweils zwischen zwei benachbarten ebenen Pappen (40) eine mit den ebenen Pappen die Kanäle (42) bildende gewellte Pappe (41) angeordnet ist, wobei die an einen an einem unteren Ende geschlossenen Kanal angrenzenden Kanäle am oberen Ende geschlossen sind und umgekehrt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, g e kennzeichnet durch einen Behälter (15) , in dessen Inneren das Element (21) angeordnet ist, wobei zwischen der Unterseite des Elements und dem Boden des Behälters eine erste Kammer (18) und zwischen der Oberseite des Elements und dem oberen Ende des Behälters eine zweite Kammer (33) gebildet ist, wobei ferner in die erste und in die zweite Kammer je ein Zuflußzweigrohr (27a, 27b) und ein Abflußzweigrohr (29a, 29b) münden, von denen jeweils eines über ein Umschaltventil (26, 28) an eine Zuflußleitung (30) bzw. Abflußleitung (31) anschaltbar ist derart, daß bei Zufluß in die erste Kammer (18) der Abfluß aus der zweiten Kammer (33) erfolgt und umgekehrt.

11 . Verfahren zur Abscheidung von öl aus Wasser durch Bildung grober Partikel, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Bilden eines Elements zur Bildung grober Partikel mit einer Öl-Wasser-Trennschicht, bestehend aus einem wasserunlöslichen, wasserhaltigen Gel, das ölbeständig und ölabstoßend sowie wasserdurchlässig und wasserabsorbierend ist und eine mit ölhaltigem Wasser in Berührung zu bringende Schicht auf der Oberfläche

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eines porösen Materials und/oder der Oberfläche eines Durchflüßkanals bildet, und

abwechselndes Durchlassen des ölhaltigen Wassers durch die Oberfläche des Elements zur Durchführung der Ölabscheidung durch Bildung grober Partikel an der Oberfläche des Elements.

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