DE4141993A1 - Verfahren und einrichtung zur aufarbeitung von oel-wasser-emulsionen - Google Patents

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.