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BESCHREIBUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Reinigung nicht mischbarer
Flüssigkeiten-und betrifft iiisbesondere die bauliche Gestaltung von Einrichtungen
zur Reinigung von Wasser von Erdölprodukten, Fetten und Ölen.
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illit dem grössten Nutzeffekt Icann die vorliegende Erfindung auf
Schiffen zur Reinigung von Ballust-, Spül- und Bilgewasser verwendet werden.
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Die Lösung der Aufgabe der Verhinderung der Meeresverschmutzung ist
ein wesentlicher Bestandteil des gesamten Problems des Umweltschutzes. Das Ablassen
voii schädlichen Abfallstoffen ins Meer führt zur bakteriologischen Verscmutzung
des Wassers und fügt einen bedeutenden Schaden der Gewinnung und der Produktion
von MeeresProduktenzu.
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Gemäss der Internationalen Konvention über die Verhinderung der Umweltverschmutzung
durch schiffe von 1973 ist das Ablassen von Bilgewasser durch sämtliche Schiffe
mit einem ölgehalt von höchstens 100 Teilt pro Ilillion zitgelassen.
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3eim Aufenthalt der Schiffe in der Zwlf-?Jeilen-Zone wird der zulässige
Ölgehalt bis auf 15 Teile pro ilillion reduziert.
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Die Behörden einiger Länder haben das Ablassen von Lasser durch sämtliche
Schiffe in ihren Hoheitsgewässern generell untersagt, welches bei der Verbreitung
auf der Oberfläche glänzt.
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Im Zusammenhang mit den erwähnten Umständen ist gegenwärtig ein aktuelles
Problem der unverzüglichen Ausstattung der Schiffe mit Einrichtungen entstanden.
welche den erforderlichen Reinigungsgrad des Abwassers sichern. Um diese
Aufgabe
schnell lösen zu können, sollen derartige Einrichtungen unter Berücksichtigung der
erwähnten Forderungen baumässig maximal einfach sein und die Reinigung nach einer
einfachen Technologie sichern. Aus der Praxis der Reinigung des von Schiffen abzulassenden
Wassers ist jedoch bekannt, dass die gegenwärtig vorhandenen baurnässig einfachen
Einrichtungen zur Trennung von flüssigen Mischungen den vorstehend erwähnten Anforderungen
nicht gewachsen sind.
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Es ist zum Beispiel ein Öl-Wasser-Scheider bekannt (DD -PS 78744),
welcher einen Behälter aufweist, der im Oberteil eine Leitung zur Abführung des
abgeschiedenen Öls enthält und dessen Innenraum in Vertikalrichtung in zwei Teile
getrennt ist. Der erste dieser beiden Teile weist im Unterteil eine Leitung zur
Zuführung der zu scheidenden Öl-in-Wasser-Eniulsion auf und enthält ein koaleswierendes
Filter sowie das Öl abscheidende dachförmige Hauben. Die dachförmigen Hauben sind
mit ihren scheiteln nach oben ausgerichtet und stehen mit einer Leitung zur Ölabführung
in Verbindung. Der andere
Teil des Behälterinnenraumes weist eine Leitung zur Abführung des gereinigten 'wassers
auf. (in dessen Unterteil angeord-' nete) Der erste Teil des 3ehälterinnenraumes
hat ein geringeres Volumen als der zweite und ist in der Waagerechten durch einen
Zylinder begrenzt, welcher die den Behälters innenraum trennende Wand bildet.
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der Die dachförmigen Hauben sind Je nach1Zunahme der Abmessungen
und demzufolge des Volumens unter Beibehaltung
eines Spaltes übereinander
angeordnet. Die obere bzw. die grösste dachförmige Haube weist Öffnungen zur Abführung
von abgeschiedenem Öl auf und stützt sich mit ihrer Grundfläche auf die Kante der
zylindrischen Trennwand. Am gesamten Anschlussumfang der Grundfläche der grössten
Haube an der oberenKante der zylindrischen Trenwand ist ein Spalt zur Abführung
von gereinigtem Wasser vorhanden.
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Im Ruhezustand bedarf der beschriebene Scheider einer Vorbereitung.
Das heisst, da die dachförmigen Hauben, mit Ausnahme der oberen, keine Öffnungen
aufweisen werden besondere Verfahren zur Entfernung der Luft aus diesen no*-wendig,
z.B. das Kippen des Scheiders.
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Über diese negative Tatsache hinaus sind rauch negative Momente beim
Betrieb des beschriebeien Scheider vorhanden. Da die Ausfluß steilen des zu reinigenden
Wassers, d.h. der Spalt, sich am Trennungspegel von koalesiertem Öl und Wasser befinden,
wird abgeschiedenes Öl durch das Wasser mitgerissen. Dadurch wird natürlich der
Wassereinigungsgrad wesentlich beeintrichtigt. I)ie Versuche, den Spalt unterhalb
des Pegol.s des koalesierten Öls anzuordnen, können diesen Nachteil nicht beseitigen,
weil diese ein direktes Abgiessen der Emulsion, die demKoalesierungsvorgang noch
nicht unterzogen wurde, zur Folge hat.
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Es muss erwähnt werden, dass das abgeschiedene Öl auf dem gereinigten
Wasser schwimmt. Demzufolge ist in dieein sem Fall Schwanken und Schaukeln des Scheiders
wegen der eventuellen Vermischung von Öl und Wasser nicht erwünscht. Auf einen Schiff
kann man dieser Forderung natürlich
nicht gerecht werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen bl-Wasser-Scheider
zu entwickeln, welcher bei Einfachheit der baulichen Gestaltung es möglich macht,
durch die weitere Verlegung der Ausflußstellen des vom Öl gereinigten Wassers, welches
aus der Suspension abgeschieden vr1rde, der G.ed der Wasserreinigung von Öl zu erhöhen.
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T)ie gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, ss in einem $Öl-Wasser-Scheider,
der einen Behälter enthält, welcher in dessen Oberteil eine Abführungsleitung für
abgeschiedenes dl aufweist und dessen Innenraum in Ver,ikalrichtung in zwei miteinander
in Verbindung stehende Teile getrennt ist, von dellen der ersle eine Zuführungsleitung
fiir die zu scheidende Flusigkeit in dessen Unterteil aufweist und in dem ein koalesierendes
Filter sowie die das öl abscheidenden dachförmigen Hauben angeordnet sind, welche
mit ihren Scheiteln nach oben gerichtet mind und mit einer Abführungsleitung filr
öl in Verbindung stehen und der zweite Teil in seinem Unterteil eitie Abführungsleitung
für gereinigtes Wasser aufweist, erfindungsgemäss die dachförmigen Hauben an den
Seiten durch die Wände des Behälters begrenzt sind, nach oben gerichtete Kanäle
aufweisen und deren gleichnamige Seiten lange als die ihren entsprechend gegenüberliegenden
Seiten sind, wobei die dachförinigen Hauben hintereinander derart angeordnet sind,
dass deren lange Seiten Durchläufe für das zu reinigende Wasser, und die kurzen
Seiten Schirme fürdas Öl biLden, wobei die langen Seiten eine derartige Länge aufweisen,
dass
das Ende der Seite um mindestens 2/3 ihrer Länge vom Schnittpunkt ihrer Fläche mit
der Projektion der Scheitel der benachbarten dachförmigen Haube hinausragt.
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einfacher Bei einfacher baulicher Gestaltung und / Technologie wird
im erfindungsgemässen Scheider ein hoher Reini-Dies gungsgrad einer Öl-in-Nasser-Emulsion
erreicht. / wird dadurch möglich, dass beim Strömen der zu scheidenden Mischung
über die Durchläufe, welche durch die langen Seiten der dachförmigen Hauben gebildet
sind, die blteilchen, die im Wasser über eine positive Schwimmkraft verfügen, indem
sie nach oben steigen, gleichzeitig vom Flüssigkeitsstrom in Richtuilg des Kanals
der dachförmigen Haube übertragen, d.h. ill den Ölsammelbehälter geleitet werden.
Anders gesagt, bewegen sich die ölteilchen entlang eines resultierenden Vektors
bzw. einer Diagonalen eines Geschwindigkeitsrechtecknt dessen eine Seite den Geschwindigkeitsvektor
der zu scheidendenÖlin-Wasser-Emulsion, und die andere Seite den Vektor der Aufschwirnmgeschwindigkeit
eines ölteilchens im Nasser darstellt. Das vom Öl abgeschiedene Wasser strömt in
einiger Entfernung vom Öl in Laminarströmung parallel zu den langen Seiten der dachförmigen
Haube durch den Spalt, welcher die die durchikurze Seite einer dachförmigen haube
und lange Seite der benachbarten dachförmigen Haube gebildet ist. Dabei wird das
aufgefangene Öl durch die kurze Seite der dachförmigen einer Haube vor/eventuellen
Beförderung durch den Strom bewahrt.
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Demzufolge, da die Geschwindigkeitsvektoren von Wasser und Erdöl
nicht übereinstimmen und, im Gegenteil, unter einem
Winkel zueinander
liegen, kann man behaupten, dass die Ausflussstellen für Wasser von den Stellen
der Ölfesthaltung bzw. - ansammlung in den dachförmigen Hauben entfernt sind.
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Es ist vorteilhaft, den ersten und den zweiten Teil des Behälterinnenraumes
von der Ölabführungsleitung durch ein Wand zu trennen und einen Obertcil des Behälterinnenraum@s
zu bilden, in welchen die Kanäle der dachförmigen Hauben eingeführt werden.
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Dadurch wird das eventuelle Gelangen des Öls in den zweiten Teil
den Behälterinnenraumes, auu welchenl das gereinigte Wasser abgeführt; wird, verhindert.
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Die Wand, lurch welche der erste und zweite Teil des Behälterinnenraumes
von der Ölabführungsleitung abgetrennt wird, kann in Form einer kujjischen Hülle
mit einer nach oben gerichteten Spitze und einer Mittenöffnung zur Ölabführung ausgeführt
werden.
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Eine derartige Trennwand lässt eine zusätzliche Trennung restlicher
Ölteilichen im Gegenstrom des zur Abführung fliessenden Wassers zu.
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Es ist möglich, die nach oben .gerichteten Kanäle der dachförmigen
Hauben als Rohre, welche an den Aussenseitein der Scheitel der dachförmigen hauben
befestigt; sind, auszuführen.
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Im weiteren wird die Erfindung durch Beschreibung von Ausführungsbeispielen
von Öl-Wasser-Scheidern unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch einen erfindungsgemässen öl-Wasser-Scheider;
Fig.
2 ein Fragment aus Fig. 1 in vergrössertem tAassstab zur Veranschaulichung der dachförmigen
Hauben sowie des Diagramms der Geschwindigkeitsvektoren von blteilchen und Wasser;
Fig. 3 die Ansicht auf Fig. 1 nach Pfeil A durch die Seitenwand zur Veranschaulichung
der Gestalt von dnchförmigen Hauben.
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Ein Öl-Wasser-Scheider enthält einen Behälter 1 (Fig. 1). Der Behälter
1 weist in dessen Oberteil eine Leitung 2 zur Abführung des von der Öl-in-Wasser-Emulsion
abgeschiedenen Öls aus dem Scheider auf. Der Innenraum des Behälters 1 ist in Vertikalrichtung
in zwei miteinander in einen Verbindung stehende Teile getrennt: ersten 3 und einen
Teil zweiten /4. Der erste Teil 3 weist in seinem Unterteil eine Leitung 5 zur Zuführung
einer Öl-in-Wasser-Emulsion in den Scheider auf. Im ersten Teil 3 des lirnenraumes
des Behälters 1 ist ein koalessierendes Filter von an sich bekannter Bauweise angeordnet.
Über dem koalessierenden Filter 6 sind im Innenraum des ersten Teils 3 dachförmige
Hauben 7 angeordnet, die mit der Olabführungsleitung 2 in Verbindung stehen, Die
dachförmigen Hauben 7 sind mitihren Spitzn-nach oben gerichtet (Fig. 2).
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Der zweite Teil 4 des Innenraumes des Behälters 1 weist in dessen
Unterteil eine Abführungsleitung 8 für gereinigtes Wasser auf.
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Es ist zweckmässig, den ersten Teil 3 des Innenraumes des Behälters
1 grösser als den zweiten Teil 4 auszuführen.
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Die dachförmigen Hauben 7 weisen eine langgestreckte Form auf (Fig.
3) und sind an den Seiten durch Wände 9 und 10 des Behälters 1 begrenzt.
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In den Spitzen der dachförmigen Hauben 7 sind Öffnungen vorhanden,
durch welche sich Kanäle ll nach oben erstrecken (Fig. 1 und 2). Die gleichnamigen
Seiten 12 der dachförmigen Hauben 7 sind länger als die ihnen zugeocdneten gegenüberliegenden
Seiten 13. Die dachförmigen Halben 7 sind derart hintereinander angeordnot, dass
deren lange 12 Seiten/Durchlaftufe 14 für die zu scheidende Emulsion bilden.
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Die langen Seiten 12 der dachfbrmigen Hauben 7 weisen eine derartige
Länge auf, dass das Ende 15 der Jeweiligen Seite um mindestens 2/3 ihrer Länge vom
Schnittpunkt M ihrer Fläche mit der Projektion des Scheitei.der benachbarten (vorhergehenden)
dachförmigen Haube hinausragt.
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Wie es in Fig. 1, 2 gezeigt ist, ist es vorteilaft, dass alle Spitzen
der dachförmigen Hauben 7 in einer Ebene liegen. Es ist auch vorteilhaft, dass die
obere Kante der senkrechten Trennwand 16, welche den Innenraum des Behälters 1 in
den ersten Teil 3 und den zweiten Zeil 4 trennt, in einer Ebene mit den Scheiteln
der dachförmigen Hauben 7 liegt.
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Die Wirkungsweise des erflndungsgemässen Scheiders besteht in folgendem.
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Die zu scheidende Öl-in-Wasser-Emulsion, zum Beispiel Bilgewasser,
wird durch eine Bilgepumpe (nicht gezeigt) dem Soheider zugeführt. Die zu trennende
Mischung
gelangt über die Zuführungsleitung 5 in den ersten Teil
3 des Behälters 1. Unter Druckeinwirkung der Bilgepumpe (nicht gezeigt) steigt die
Emulsion weiter nach oben zum koalesierenden Filter 6. Im koales,ierenden Filter
6 erfolgt der an sich bekannte Vorgang der Vergrösserung der Erdöl tropfen durch
deren Zusammenfliessen. Nachdem sie das, koales,ierende ilter passiert hat, steigt
die Emulsion in Laminarströmung in die dachförmigen Hauben 7. )cs weiteren strömt
die Emulsion über die Durchläufe 14, iiidem sie die Richtung wechselt, welche durch
den Neigungswinkel der langen Seiten 12 der dachförmigen Hauben 7 bestimmt wir4.
Beim Strömen der Öl-in-Wasser-Emulsion über die Durchläufe 14 steigen die über positive
Schwimmkraft im Wasser verfügenden Ölteilchen nach oben und werden gleichzeitig
yom Flüssigkeitsstrom zum Ausgang der Durchläufe 14 getragen. Anders ausgedrückt,
bewegen sich die Ölteilichen nach dem resultierenden Vektor R (Fig. 2). Wie es aus
dem Diagramm in Fig. 2 ersichtlich ist, ist der resultierende Vektor R die Diagonale
des Rechtecks von Geschwindigkeitsvektoren, von dessen Seiten die eine (L) durch
den Geschwindigkeitsvektor der zu scheidenden Emulsion, und die andere Seite (K)
durch den Vektor der Auftriebsgeschwindigkeit von Ölteilchen im Wasser gebildet
ist. Das vom Wasser abgeschiedene Öl wird im Oberteil der dachförmigen Hauben 7
angesammelt und steigt unter Druckeinwirkung der angesammelten Masse über die Kanäle
11 in einen Ölsammelbehälter beliebigen Typs.
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Gemäss einer Ausführungsvariante der Erfindung ist ein derartiger
Ölsammelbehälter
im Oberteil des Behälters durch Trennung des Innenraumes des Behälters 1 in eine
einer Waagerechten durch Trennwand 17 gebildet.
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Gemäss einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist die Trennwand
17 in Form einer konischen Hülle 17' mit einer nach oben gerichteten Spitze ausgeführt.
Im Oberteil der Hülle 17' ist eine Oeffnung vorhanden.
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Im Scheidungsverlauf der Öl-in-Wasser-Emulsion gelangt das gereinigte
Wasser bei dessen Überlauf aus dem ersten Teil des Innenraumes des Behälters 1 in
den zweiten Teil 4,und beim Ausströmen des Wassers @@@ @@@ ersten Teil 3 des Behälters
erfolgt dessen @achreinigung, das heisst die im Wasser @och vorhandenen bltei Ii-.
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men auf und sammeln sich unter der konischen Hülle 17'.
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Je nach Ansammlung fliesst das öl durch die Öffnung in der konischen
Hülle 17'in den Ölsammelbehälter, d.ji. in den Oberteil des Behälters 1. Aus dem
Oberteil des Innenraumes des Behälters 1 wird das Öl über die Leitung 2 aus dem
Scheider abgeführt. Das gereinigte Wasser wird aus dem ersten Teil 3 des Innenraumes
des Behälters 1 über die Abführungsleitung 8 abgelassen.
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Wie in Fig. 3 gezeigt ist, sind die Kanäle 11 der dachföralligen
Hauben durch mindestens zwei Rohre 11' gebildet, welche an den Seiten der jeweiligen
dachförmigen Haube 7 angeordnet sind. Die Anzahl an Rohren 11' wird durch die Leistung
des Scheiders festgelegt.
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Beispiel Es wurde eine Zeichnung einer Öl-in-Wasser-Emulsion vorgenommen,
deren
Ölgehalt 50000 bis 100000 Teile pro Million betrug. Binnen einer Stunde wurden 3
m3 Emulsion geschieden. Nach Reinigung waren höchstens 100 Teile pro Million vorhanden.
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