DE3706888A1

DE3706888A1 - Verfahren und vorrichtung zum trennen zweier fluessigkeiten unterschiedlicher dichte

Info

Publication number: DE3706888A1
Application number: DE19873706888
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl Ing Detzkeit
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-03-04
Filing date: 1987-03-04
Publication date: 1988-09-15

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trennen einer aus zwei Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte bestehenden Mischflüssigkeit in ihre beiden Kompo nenten.

Auf den verschiedensten Gebieten der Technik besteht be kanntlich das Bedürfnis, miteinander zu einer Mischflüssig keit vermischte Flüssigkeiten voneinander zu trennen. Ein typisches Beispiel hierfür ist die in der Schif fahrt bspw. als Bilgewasser ständig auftretende Misch flüssigkeit Wasser/Öl, doch liegen darüber hinaus zahl reiche weitere Bedarfsfälle vor, in denen zwei Flüssig keiten unterschiedlicher Dichte voneinander zu trennen sind, wobei in aller Regel der Wunsch nach einer mög lichst "sauberen", also weitgehend vollständigen Tren nung besteht.

Für derartige Bedarfsfälle ist eine Vielzahl unterschied licher Verfahren und Vorrichtungen bekannt, bei denen die erstrebte Trennung mit einem entsprechenden Aufwand mit tels bestimmter Hilfsmittel mechanischer und/oder elek trischer und/oder chemischer oder sonstiger Art erfolgt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein praktisch ohne derartige Hilfsmittel durchzuführendes Verfahren und eine hierfür geeignete Vorrichtung zu schaf fen, mittels derer eine aus zwei Flüssigkeiten unterschied licher Dichte bestehende Mischflüssigkeit auf einfache und entsprechend preiswerte Weise mit praktisch beliebig großer Trennschärfe durchzuführen ist.

Die Lösung des verfahrensmäßigen Teils dieser Aufgabe besteht in einer wenigstens zweistufigen Schwerkrafttren nung für wenigstens eine Komponente der Mischflüssigkeit, wobei die Mischflüssigkeit zwecks Schwerkrafttrennung in einer ersten Stufe bevorzugt zwischengelagert wird, die leichte Komponente auf dem oberen Füllstandsbereich der Zwischenlagerung die schwerere Komponente aus dem unteren Füllstandsbereich der Zwischenlagerung abgeleitet wird und wenigstens eine Komponente in einer zweiten Stufe erneut zwischengelagert und wie die Mischflüssigkeit in der ersten Stufe behandelt wird.

Wenn vor- oder nachstehend von einer Zwischenlagerung die Rede ist, so bedeutet dieses nicht notwendigerweise eine diskontinuierliche Arbeitsweise mit entsprechenden (längeren) Zwischenlagerzeiten. Denn es hat sich gezeigt, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch in hervorragender Weise in kontinuierlicher Arbeitsweise durchzuführen ist. Demgemäß ist unter dem Begriff Zwischenlagerung hier le diglich zu verstehen, daß die Mischflüssigkeit bei dem als Zwischenlagerung bezeichneten Verfahrensschritt in ein Sammelreservoir gebracht wird, in dem - ggf. auch im kontinuierlichen Betrieb - die Möglichkeit besteht, daß die leichtere Komponente nach oben aufschwimmt und die schwerere Komponente nach unten absinkt.

Wie bereits aus den vorstehenden Hinweisen deutlich ge worden sein dürfte, kann je nach spezieller Aufgabenstel lung entweder die leichtere Komponente oder die schwerere Komponente oder aber es können auch beide Komponenten mehrstufig aufbereitet werden, wobei sich bei einer Auf bereitung einer aus Wasser und Öl bestehenden Mischflüs sigkeit hervorragende Ergebnisse gezeigt haben, wenn das die leichtere Flüssigkeit darstellende Öl dreistufig und das die schwere Flüssigkeit darstellende Wasser nur einstufig aufbereitet wird, obwohl selbstverständlich eine zwei- oder mehrstufige Aufbereitung auch des Wassers zu einer noch größeren Wasserkonzentration und einem entsprechend geringeren Restölanteil führt.

Um bei Anwendung der Erfindung ohne beachtliche Hilfs mittel auskommen zu können und damit nicht nur den Auf wand, sondern auch die Wartung entsprechend zu mini mieren, hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Ableiten einer Komponente aus einer Zwischen lagerung (lediglich) mittels Schwerkraft erfolgt, wobei auch die Zuleitung von Mischflüssigkeit ggf. lediglich durch Schwerkraft durchgeführt werden kann, ggf. aber selbstverständlich hierfür auch der Einsatz einer Pumpe denkbar und dann geboten ist, wenn die Mischflüssigkeit von einem tieferen Niveau her oder aus größerer Entfer nung der Aufbereitung zugeführt werden muß.

Der vorrichtungsmäßige Teil der obigen Aufgabe wird ge löst durch wenigstens zwei einander nachgeordnete, je weils über eine Zulaufleitung bis zu einer vorgegebenen Füllstandshöhe mit Mischflüssigkeit zu füllende Trenn behälter, die jeweils im Bereich ihrer vorgegebenen Füll standshöhe mit einer ersten Ablaufleitung für leichtere Flüssigkeit und im Bereich ihres unteren Endabschnittes mit einer zweiten Ablaufleitung für schwere Flüssigkeit versehen sind, wobei eine Ablaufleitung einer mehrstufig aufzubereitenden Komponente eines einem zweiten Trenn behälter unmittelbar vorgeordneten ersten Trennbehälters zugleich Zulaufleitung für den nachgeordneten zweiten Trennbehälter ist.

Um eine möglichst schnelle und gute Trennung der beiden Flüssigkeitskomponenten zu gewährleisten, hat es sich als äußerst zweckmäßig erwiesen, wenn die Zulaufleitungen sich jeweils etwa bis zur halben Füllstandshöhe in den betref fenden Trennbehälter erstrecken. Weiter hat es sich als höchst vorteilhaft erwiesen, wenn am freien Ende der Zu laufleitungen jeweils eine Beruhigungseinrichtung für die dem betreffenden Trennbehälter zulaufende Flüssig keit angeordnet ist, die einerseits zu einer gewissen Verwirbelung der an der Zulaufstelle in den betreffen den Trennbehälter eintretenden, zu trennenden Misch flüssigkeit führt, andererseits aber verhindert, daß die teilweise bereits getrennten Flüssigkeitskomponenten im oberen und unteren Abschnitt des betreffenden Trenn behälters unnötigerweise wieder miteinander stärker ver mischt werden. Eine derartige Beruhigungseinrichtung kann aus einer quer zur Zulaufleitung angeordneten Prall platte od.dgl. bestehen, die mit einem gewissen Abstand zum Ende der betreffenden Zulaufleitung angeordnet ist, so daß die zulaufende Flüssigkeit auf die Prallplatte trifft, parallel zu dieser unter entsprechender Verwir belung austritt, jedoch diese Verwirbelung im wesentlichen auf den unmittelbaren Zulaufbereich beschränkt. Eine Alter native hierzu besteht bspw. in einer Beruhigungseinrichtung, die aus einem im wesentlichen horizontal verlaufenden, vor zugsweise konzentrisch zur Achse der Zulaufleitung ge krümmten Leitungsabschnitt besteht und bewirkt, daß die Zulaufflüssigkeit in einer im wesentlichen horizontalen Eintrittsebene verwirbelt und von dort aus entweder auf steigen oder absinken kann.

Um eine mühelose Schwerkraftüberführung von einem Trenn behälter in den nachgeordneten nächsten Trennbehälter ohne das Erfordernis einer Pumpe ermöglichen zu können, ist die Füllstandshöhe bzw. die Zulaufstelle eines Trennbehälters bevorzugt tiefer angeordnet als die Füllstandshöhe des vorgeordneten Trennbehälters.

Obwohl dieses bei entsprechender Dimensionierung nicht unbedingt notwendig ist, können die Zu- und/oder Ab laufleitungen jeweils mittels einer Drosseleinrichtung drosselbar sein, so daß die zeitlichen Zu- und Ablauf mengen aufeinander in optimaler Weise abgestimmt werden können und sowohl ein Überlaufen eines Trennbehälters als auch ein Absinken seiner Füllstandshöhe unter die Höhe seiner ersten Ablaufleitung sicherzustellen ist.

Die zweiten Ablaufleitungen (für schwere Flüssigkeit) können jeweils getrennt einem Sammelbehälter für schwere Flüssigkeit bzw. einer Ablaufstelle (z.B. einem Kanal) od.dgl. zugeführt werden, doch kann die zweite Ablauf leitung eines Trennbehälters in Ausgestaltung der vor liegenden Erfindung auch in die zweite Ablaufleitung eines vorgeordneten Trennbehälters münden.

Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbei spiel unter Bezugnahme auf eine Zeichnung weiter erläutert.

Die Zeichnung zeigt in einer weitgehend schematisierten Darstellung eine Vorrichtung zum Trennen einer aus Wasser und Öl bestehenden Mischflüssigkeit in ihre beiden Kompo nenten. Die Ausgangs-Mischflüssigkeit wird einem ersten Trennbehälter 1 gemäß dem Pfeil 2 über eine Zulaufleitung 3 zugeführt, in welcher ggf. eine Pumpe 4 angeordnet sein kann, wie dieses mit strichpunktierten Linien angedeutet ist. Dabei ist für den ersten Trennbehälter 1 eine Füll standshöhe H ₁ vorgegeben. Etwas unterhalb dieser Füll standshöhe H ₁ weist der erste Trennbehälter 1 eine erste Ablaufleitung 6.1 für leichtere Flüssigkeit (Öl) und etwas oberhalb seines Bodens 1′ eine zweite Ablauf leitung 7.1 für Wasser auf, wobei beide Leitungen 6.1 und 7.1 jeweils mit einem auch als Absperrorgan verwend baren Drosselorgan 8 versehen sind.

Bei Aufnahme der Benutzung sind die Drosselorgane 8 der beiden Leitungen 6.1 und 7.1 zunächst geschlossen, um die vorgegebene Füllstandshöhe H ₁ zu erreichen, ohne daß be reits Mischflüssigkeit abläuft. Nach Erreichen der Füll standshöhe H ₁ (ggf. nach einer gewissen Beruhigungsphase) werden sodann die Drosselorgane 8 der ersten Ablauflei tung 6.1 sowie der zweiten Ablaufleitung 7.1 nacheinander geöffnet, so daß aus der ersten Ablaufleitung 6.1 be reits weitgehend wasserfreies Öl in den zweiten Trennbe hälter 9 eintritt, wobei ersichtlich die erste Ablauf leitung 6.1 des ersten Trennbehälters 1 zugleich Zulauf leitung für den zweiten Trennbehälter 9 ist, bei dem bei Betriebsaufnahme ebenso verfahren wird wie bei dem ersten Trennbehälter 1.

Ist dann auch bei dem zweiten Trennbehälter 9 die vorge gebene Füllstandshöhe H ₉ erreicht, so werden die in der ersten Ablaufleitung 6.9 und der zweiten Ablaufleitung 7.9 des zweiten Trennbehälters 9 angeordneten Drosselorgane 8 geöffnet, wobei über die erste Ablaufleitung 6.9 noch kon zentrierteres (bzw. wasserfreieres) Öl in einen nachge ordneten dritten Trennbehälter 10 übertritt und über die zweite Ablaufleitung 7.9 des zweiten Trennbehälters 9 im wesentlichen Wasser austritt und in die vom ersten Trenn behälter 1 kommende zweite Ablaufleitung 7.1 eintritt.

Bzgl. eines dem zweiten Trennbehälter 9 nachgeordneten dritten Trennbehälters 10 für die leichtere Flüssigkeit (Öl), der in entsprechender Weise ausgestaltet ist, wird entsprechend verfahren. Aus diesem tritt dann schließlich über seine erste Ablaufleitung 6.10 weitgehend reines Öl in einen Öl-Sammelbehälter 11 ein, aus dem es über einen Ablaß 12 abgelassen werden kann, und das aus der zweiten Ablaufleitung 7.10 austretende Wasser wird wiederum der zweiten Ablaufleitung 7.1 des ersten Trennbehälters 1 zugeführt und gelangt mit diesem in einen Wasser-Sammel behälter 13, aus dem es über einen Ablaß 14 ausgelassen werden kann.

Bei dem in der Zeichnung in ausgezogenen Linien darge stellten Ausführungsbeispiel für eine Trennung eines Öl- Wasser-Gemisches wird die leichtere Komponente Öl mithin dreistufig aufbereitet, während die schwere Komponente Wasser lediglich einstufig - nämlich im ersten Trennbe hälter 1 - aufbereitet wird. Selbstverständlich kann ggf. aber auch bzgl. der schweren Komponente eine mehrstufige Aufbereitung erfolgen, wie dieses im unteren Teil der Zeichnung mit gestrichelten Linien für die entsprechenden Trennbehälter bzw. strichpunktierten Linien für die ent sprechenden Leitungen angedeutet ist. Dabei würde mithin das aus dem ersten Trennbehälter 1 über dessen zweite Ab laufleitung 7.1 austretende Wasser nicht unmittelbar dem Wasser-Sammelbehälter 13 zugeführt werden, sondern gemäß dem Pfeil 15 einem zweiten Trennbehälter 9′ und erst aus diesem über eine zweite Ablaufleitung 7.9′ in den Wasser- Sammelbehälter 13 gelangen, während das in dem zweiten Trennbehälter 9′ für die schwere Flüssigkeit Wasser ggf. nach aufsteigende Öl aus diesem über eine erste Ablauf leitung 6.9′ in einen dritten Trennbehälter 10′ gelangen würde etc.

Es sei noch nachgetragen, daß sich die Zulaufleitungen 3 bzw. 6.1 bzw. 6.9 (bzw. die entsprechenden Zulaufleitungen für die ggf. vorgesehenen Trennbehälter 9′ und 10′) je weils etwa bis zur halben Füllstandshöhe H des betreffen den Trennbehälters in diesen hineinerstrecken, und daß am freien Ende der Zulaufleitungen jeweils eine aus einer Prallplatte 16 bestehende Beruhigungseinrichtung vorhan den ist, die einerseits dafür sorgt, daß die in den be treffenden Trennbehälter eintretende Flüssigkeit an der Eintrittsstelle verwirbelt wird, andererseits aber ver hindert, daß diese Verwirbelung sich nennenswert bis zum oberen und unteren Bereich der Füllung auswirkt, so daß eine rasche uns sehr effektive Trennung der beiden Kom ponenten zu erzielen ist.

Es ist erkennbar, daß die gesamte Vorrichtung ohne irgend welche motorischen oder sonstigen Hilfsmittel auskommt, so daß sowohl der Aufwand als auch die Wartung der Vorrichtung kostenmäßig außerordentlich günstig sind, wobei dennoch eine hervorragende Trennung der beiden Komponenten Öl und Wasser erfolgt.

Dennoch kann man selbstverständlich zur Beschleunigung des Entmischungsvorganges der Mischflüssigkeit bestimmte Chemi kalien zusetzen, insbesondere Chemikalien, deren Bestand teile sich an die Moleküle der ringförmigen Kohlenwasser stoffverbindungen des Öls anlegen, demgemäß ein größeres Volumen und eine entsprechend geringere Dichte bewirken und somit zu einer noch rascheren und effektiveren Tren nung führen.

Bezugszeichenliste
(List of Reference Numerals) 1 erster Trennbehälter
1′ - Boden (von 1)
3 Zulaufleitung (s.a. 6.1; 6.9)
4 Pumpe
6 erste Ablaufleitungen (für Öl)
7 zweite Ablaufleitungen (für Wasser)
8 Drosselorgane
9, 9′ zweiter Trennbehälter
10, 10′ dritter Trennbehälter
11 Öl-Sammelbehälter
12 Ablaß (von 11)
13 Wasser-Sammelbehälter
14 Ablaß (von 13)
15 Pfeil
16 Prallplatte

Claims

1. Verfahren zum Trennen einer aus zwei Flüssigkeiten un terschiedlicher Dichte bestehenden Mischflüssigkeit in ihre Komponenten, gekennzeichnet durch eine wenigstens zweistufige Schwerkrafttrennung für wenigstens eine Kom ponente.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischflüssigkeit zwecks Schwerkrafttrennung in einer ersten Stufe zwischengelagert wird, daß die leich tere Komponente aus dem oberen Füllstandsbereich und die schwere Komponente aus dem unteren Füllstandsbereich abgeleitet wird, und daß wenigstens eine Komponente in einer zweiten Stufe erneut zwischengelagert und wie die Mischflüssigkeit in der ersten Stufe behandelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die leichtere Komponente mehrstufig auf bereitet wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die schwere Kom ponente mehrstufig aufbereitet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Komponenten mehrstufig aufbereitet werden.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 zum Trennen einer Mischflüssigkeit wie Öl und Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß die leichtere Flüssigkeit (z.B. Öl) dreistufig und schwerere Flüssigkeit (z.B. Wasser) einstufig aufbereitet wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ableiten einer Komponente aus einer Zwischenlagerung mittels Schwerkraft erfolgt.

8. Vorrichtung zum Trennen einer aus zwei Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte bestehenden Mischflüssigkeit in ihre Komponenten zur Durchführung des Verfahrens nach ei nem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekenn zeichnet durch wenigstens zwei einander nachgeordnete, jeweils über eine Zulaufleitung (3; 6.1; 6.9) bis zu einer vorgegebenen Füllstandshöhe (H) mit Mischflüssig keit zu füllende Trennbehälter (1, 9, 10), die jeweils im Bereich ihrer Füllstandshöhe (H) mit einer ersten Ab laufleitung (6) für leichtere Flüssigkeit und im Bereich ihres unteren Endabschnittes mit einer zweiten Ablauflei tung (7) für schwerere Flüssigkeit versehen sind, wobei eine erste Ablaufleitung (6) für eine mehrstufig aufzu bereitende Komponente eines einem zweiten Trennbehälter (z.B. 9) unmittelbar vorgeordneten ersten Trennbehälters (z.B. 1) zugleich Zulaufleitung für den zweiten Trennbe hälter ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zulaufleitungen (3, 6.1, 6.9) sich jeweils etwa bis zur halben Füllstandshöhe (H) in dem betreffenden Trennbehälter (1 bzw. 9 bzw. 10) erstrecken.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn zeichnet, daß am freien Ende der Zulaufleitungen (3, 6.1, 6.9) jeweils eine Beruhigungseinrichtung (16) für die dem betreffenden Trennbehälter (1 bzw. 9 bzw. 10) zulaufende Flüssigkeit angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beruhigungseinrichtung aus einer quer zur be treffenden Zulaufleitung (3, 6.1, 6.9) angeordneten Prall platte (16) besteht, die mit Abstand zum Ende der Zuleitung angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beruhigungseinrichtung aus einem im wesentlichen horizontal verlaufenden Leitungsabschnitt besteht.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungsabschnitt im wesentlichen konzentrisch zur Achse der betreffenden Zulaufleitung (3, 6.1, 6.9) gekrümmt ist.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstandshöhe (H) bzw. die Zulaufstelle eines Trennbehälters (1, 9, 10) tiefer angeordnet ist als die Füllstandshöhe (H) des vor geordneten Trennbehälters.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zulaufleitungen (3, 6.1, 6.9) und/oder die Ablaufleitungen (6, 7) mittels einer Drosseleinrichtung (8) drosselbar sind.

16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufleitungen (6 bzw. 7) der Trennbehälter jeweils getrennt zu einem Sammelbehälter (11 bzw. 13) bzw. einer Abflußstelle ge führt sind.

17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ablaufleitung (z.B. 7.9) eines nachgeordneten Trennbehälters (z.B. 9) in die entsprechende Ablaufleitung (7.1) eines vorgeordneten Trennbehälters (1) mündet.

18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß drei einander nach geordnete Trennbehälter (1, 9, 10) vorgesehen sind.