DE4141993A1 - Verfahren und einrichtung zur aufarbeitung von oel-wasser-emulsionen - Google Patents
Verfahren und einrichtung zur aufarbeitung von oel-wasser-emulsionenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung
zur Aufarbeitung von Öl-Wasser-Emulsionen unter Anwendung
der Ultra-Filtration, bei dem die Öl-Wasser-Emulsion durch
eine Förderpumpe aus einem Kreislaufbehälter abgezogen, einer
Ultra-Filtrations-Einrichtung zum Zwecke des Filtratent
zuges zugeleitet und daran anschließend in den Kreislauf
behälter zurückgeführt wird.
Die Aufarbeitung beinhaltet hierbei die Trennung der Öl-
Wasser-Emulsion in eine wäßrige Fraktion und eine Öl-
Konzentration, wobei die wäßrige Fraktion in üblicher
Weise abgeleitet oder in einem nachfolgend vorgesehenen
Recycling-Prozeß einbezogen werden kann.
Die Anwendung der Ultra-Filtration zum Zwecke der Auf
arbeitung von Öl-Wasser-Emulsionen ist prinzipiell
bekannt.
So wird nach der DD-PS 1 48 859 sowie auch nach der
DD-PS 2 60 007 zur Verringerung der Konzentrationspola
risation dem Lösungsstrom vor der Förderpumpe oder vor
der Membrantrenneinheit, dem Ultrafilter, ein Gas, auch in
Form von Luft, zugeführt und dieser nach der Membrantrenn
einheit auf Umgebungsdruck entspannt.
Mit dieser Maßnahme sollen das Entstehen von Ablagerungen
auf der Membranoberfläche unterdrückt oder bereits vor
handene Ablagerungen aufgeschlossen und entfernt werden.
Durch die Entspannung des Lösungsstromes auf Umgebungs
druck wird der Zweck verfolgt, die an den Ölpartikeln
anhaftenden Gasbläschen in ihrem Volumen zu vergrößern, um
sie in später vorgesehenen Trennapparaturen in Form von
Schaum beseitigen zu können.
Es ist auch bekannt, diesen Prozeß über eine entspre
chende Steuerung der Förderpumpe von Zeit zu Zeit zu unter
brechen, um bereits auf den Membranen anhaftende Ölpartikel
bei erneutem Einsetzen des Beschickungsstromes leichter
zu lösen und aus der Einrichtung bzw. aus dem Membranfilter
auszutragen.
Zur Erhöhung des Auftrageffektes ist auch schon vorgeschlagen
worden, über einen zweiten Ansaugstutzen in der Pumpen
saugleitung in periodischer Form Gas zuzuführen, um von
Zeit zu Zeit ein Abreißen des Flüssigkeitsstromes zu
erreichen.
Bei der Schließung der Luftzuführungsventile und bei einem
pulsierenden Beschickungsstrom sollen ebenfalls die auf den
Membranen anhaftenden Partikel gelöst und ausgetragen werden.
Durch die Zuführung des Gases vor der Förderpumpe kommt es
jedoch bei der Durchmischung von Flüssigkeit und Gas zu
einem Absinken der Pumpen-Förderleistung. Um diese zu kom
pensieren und um die Überströmgeschwindigkeit der Flüssigkeit
über die Membran-Oberfläche etwa gleich zu halten, bedarf
es eines erhöhten Energieeinsatzes.
Die damit einhergehende Unterbrechung des Filtervorganges
führt jedoch zwangsläufig dazu, daß der Öl-Gehalt in der
wäßrigen Fraktion zunächst dem der zu entsorgenden Emulsion
nahe kommt und erst nach einiger Zeit sich wieder auf den
normalen Wert einpegelt.
Diese nachteilige Erscheinung beeinträchtigt nicht nur
den Filtrationseffekt, sondern beeinträchtigt auch den
Wirkungsgrad der Anlage.
Die Aufgabe der Erfindung besteht demgemäß darin, ein
Verfahren sowie eine Einrichtung zur Regenerierung einer
im Kreislauf geführten Öl-Wasser-Emulsion zu entwickeln,
bei dem die Ultra-Filtration zur Aufarbeitung der Öl-Wasser-
Emulsion vollkommener und mit einem erhöhten Reinigungs- und
Trenneffekt durchführbar ist.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,
daß der Flüssigkeitsstrom nach dem Verlassen der Förder
pumpe durch einen in den Förderkreislauf eingeschalteten,
über ein Druckstellelement regelbaren Belüfter mit
feinstverteiltem Gas kontinuierlich oder nach Zeitinter
vallen periodisch durchsetzt und nach der Abtrennung des
Filtrates in der Ultra-Filtrationseinrichtung in einem,
dem Kreislaufbehälter zugeordneten Entspannungsteil ent
spannt wird.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird
gemäß Anspruch 2 eine Einrichtung verwendet, bei der der
dem Kreislaufbehälter zugeordnete Entspannungsteil im
Kreislaufbehälter untergebracht ist, gegenüber diesem
rundum abgedichtet und aus einem oben offenen trichter
förmigen und sich nach oben erweiternden Gehäuse gebildet
ist, dessen oberer Rand annähernd mit dem Flüssigkeits
pegel abschließt und bei der der Belüfter aus porösem
Material, vorzugsweise aus Poröskeramik, gebildet ist.
Eine zweckmäßige Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist im Anspruch 3 enthalten, wonach die in den Kreislauf
behälter zurückgeführte aufkonzentrierte Öl-Wasser-Emulsion
auf ihrem Weg zur Ansaugleitung einen oder mehrere quer
zur Strömungsrichtung eingebrachte feinstverteilte Luft
schleier durchläuft.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die zur Durchführung
des Verfahren verwendete Vorrichtung zeichnen sich gegen
über dem Stand der Technik insbesondere dadurch aus, daß
auf Grund der Durchsetzung des Flüssigkeitsstromes mit
feinstverteiltem Gas sowie der geregelten Zuführung des Gases
nach dem Verlassen der Förderpumpe und vor der Filtereinheit
der Förderstrom sowie der Energieverbrauch günstig
beeinflußt wird.
Die Feinverteilung des Gases im Flüssigkeitsstrom bewirkt,
daß beim Überströmen der Membranflächen in der Filterein
heit die wirksame Filtrationsfläche größer ist, als bei
dem mit größeren Gasblasen versetzten Flüssigkeitsstrom
gemäß den Verfahren des Standes der Technik. Dadurch wird
ein größerer Filtrationseffekt erreicht und der Wirkungs
grad der Anlage erhöht.
Die erfindungsgemäße Anordnung eines trichterförmigen
Gehäuses im Kreislaufbehälter zum Zwecke der Entspannung
der zurückgeführten aufkonzentrierten Öl-Wasser-Emulsion
hat den Vorteil, daß die am unteren Ende in das trichter
förmige Gehäuse einströmende Öl-Wasser-Emulsion auf Grund
der einen geringen Durchmesser aufweisenden Gasblasen
hinsichtlich der Abscheidung von Öl an der Oberfläche
günstig beeinflußt wird.
Durch die geringe Auftriebsgeschwindigkeit der relativ
kleinen Gasblasen im trichterförmigen Gehäuse lagern sich
diese an die in der Emulsion vorhandenen freien Öltröpfchen
an und transportieren diese mit immer geringer werdender
Geschwindigkeit an die Oberfläche, von der dann das Öl
abgezogen werden kann.
Die Anordnung von einem oder mehreren Luftschleiern anstelle
eines trichterförmigen Gehäuses, die von der Öl-Wasser-
Emulsion auf ihrem Weg zur Ansaugleitung quer durchströmt
werden, führt dazu, daß die in der Emulsion enthaltenen
Öltröpfchen von den aufsteigenden Luftbläschen erfaßt und
an die Oberfläche der im Kreislaufbehälter befindlichen
aufzubereitenden Flüssigkeit gebracht werden, an der dann
ein Absaugen des Öles erfolgen kann.
Das Verfahren nach der Erfindung sowie die zur Ausübung
des Verfahrens vorgesehene erfindungsgemäße Einrichtung
wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert:
Die Aufarbeitung einer Öl-Wasser-Emulsion unter Anwendung
der Ultra-Filtration erfolgt prinzipiell mit nachfolgender
Schwerkraftabscheidung, wozu eine Einrichtung sowie die
Anordnung der diese Einrichtung kennzeichnenden technischen
Mittel nach der zugehörigen Zeichnung Verwendung findet.
Aus einem in bekannter Weise ausgeführten, als Schwerkraft
abscheider dienenden Kreislaufbehälter 1 wird durch eine
Pumpe 2 die aufzuarbeitende Öl-Wasser-Emulsion 3 über eine
Ansaugleitung 4 abgezogen und über einen der Pumpe 2 nachge
ordneten Belüfter 5 der Ultra-Filtrationseinrichtung 6
zugeführt. Der über ein Druckstellelement regelbare
Belüfter 5 besteht im wesentlichen aus porösem Material,
vorzugsweise in vorm von Poröskeramik, durch das hindurch
ein Gas, wie Luft, in den Förderkreislauf der Öl-Wasser-
Emulsion 3 hineingedrückt wird und sich dort lösend die
Flüssigkeit durchsetzt.
Die Gaszufuhr in den Förderkreislauf kann kontinuierlich
oder nach Zeitintervallen periodisch erfolgen, wobei die
periodische Gaszufuhr den Vorteil hat, daß in periodischen
Abstander die beim Überströmen der Membranflächen der
Ultra-Filtrationseinrichtung 6 verfügbare wirksame
Filtrationsfläche größer ist, was zu einer Erhöhung der
Filtrationsleistung führt.
Der kontinuierliche oder periodisch mit dem feinverteilten
Gas durchsetzte Flüssigkeitsstrom wird nach dem Durch
strömen der Ultra-Filtrationseinrichtung 6, in der das Filtrat
in Form einer wäßrigen Fraktion ausgeschieden wird, in
einen dem Kreislaufbehälter 1 zugeordneten Entspannungs
teil geleitet. Der Entspannungsteil ist im Kreislaufbehälter 1
untergebracht, gegenüber diesem rundum abgedichtet und aus
einem oben offenen trichterförmigen und sich nach oben
erweiternden Gehäuse 7 gebildet, dessen oberer Rand 8 annä
hernd mit dem Flüssigkeitspegel abschließt.
Der am unteren Ende in das trichterförmige Gehäuse 7 einströ
mende, von der Ultra-Filtrationseinrichtung 6 kommende
Flüssigkeitsstrom, der mit einen geringen Durchmesser
aufweisenden Gasbläschen durchsetzt ist, wird so beein
flußt, daß die sich mit geringer Auftriebsgeschwindigkeit
bewegenden Gasbläschen an die in der Flüssigkeit vorhan
denen freien Öltröpfchen anlagern und diese mit immer
geringer werdender Geschwindigkeit an die Oberfläche der im
Kreislaufbehälter 1 befindlichen Öl-Wasser-Emulsion 3
transportiert werden.
Durch die geringe Auftriebsgeschwindigkeit der von den
Gasbläschen gebundenen Öltröpfchen werden stärkere Bewegungen
der Flüssigkeit im trichterförmigen Gehäuse 5 sowie im
Kreislaufbehälter 1 und damit ein erneutes Emulgieren
des an der Oberfläche befindlichen freien Öles vermieden.
Das an der Oberfläche des Kreislaufbehälters 1 befindliche
freie Öl wird beispielsweise mit Hilfe eines Skimmers ent
fernt.
Eine andere Möglichkeit, um aus der in den Kreislaufbehälter 1
zurückgeführten aufkonzentrierten Öl-Wasser-Emulsion 3 freie
Öltröpfchen an die Oberfläche der im Kreislaufbehälter 1 be
findlichen Flüssigkeit zu transportieren, besteht darin, daß
die Öl-Wasser-Emulsion 3 auf ihrem Weg zur Ansaugleitung 4
einen oder mehrere quer zur Strömungsrichtung eingebrachte
feinstverteilte Luftschleier durchläuft.
Beim Durchlaufen der Luftschleier werden die in der Emulsion
enthaltenen Öltröpfchen von den aufsteigenden Luftbläschen
erfaßt und an die Oberfläche bewegt, von der dann das freie
Öl abgesaugt werden kann.
Claims (3)
1. Verfahren zur Aufarbeitung von Öl-Wasser-Emulsionen
unter Anwendung der Ultra-Filtration, bei dem die
Öl-Wasser-Emulsion durch eine Pumpe aus einem Kreislauf
behälter abgezogen, einer Ultra-Filtrationseinrichtung
zum Zwecke des Filtratentzuges zugeleitet und daran
anschließend in den Kreislaufbehälter zurückgeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsstrom nach
dem Verlassen der Förderpumpe (2) durch einen in den
Förderkreislauf eingeschalteten, über ein Druckstell
element regelbaren Belüfter (5) mit feinstverteiltem
Gas kontinuierlich oder nach Zeitintervallen periodisch
durchsetzt und nach der Abtrennung des Filtrates in der
Ultra-Filtrationseinrichtung (6) in einem, dem Kreis
laufbehälter (1) zugeordneten Entspannungsteil entspannt
wird.
2. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der dem Kreislaufbehälter (1)
zugeordnete Entspannungsteil im Kreislaufbehälter (1)
untergebracht ist, gegenüber diesem rundum abgedichtet
und aus einem oben offenen, trichterförmigen und sich
nach oben erweiternden Gehäuse (7) gebildet ist, dessen
oberer Rand (8) annähernd mit dem Flüssigkeitspegel ab
schließt und daß der Belüfter (5) aus porösem Material,
vorzugsweise aus Poröskeramik, gebildet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die in den Kreislaufbehälter (1) zurückgeführte aufkon
zentrierte Öl-Wasser-Emulsion (3) auf ihrem Weg zur
Ansaugleitung (4) einen oder mehrere quer zur Strömungs
richtung eingebrachte feinstverteilte Luftschleier
durchläuft.
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