DE4200379A1 - Geraet zum abscheiden von oel aus einem oel/wasser-gemisch - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Abscheiden von Öl aus einem Öl/Wasser-Gemisch.

Öl/Wasser-Abscheider, die nach dem Prinzip des Abset­ zens des Gemisches arbeiten, so daß das Öl von einem höheren Niveau als das Wasser absaugbar ist, sind be­ kannt, doch ist deren Wirksamkeit begrenzt, da sie die im Gemisch ebenfalls vorhandene Öl/Wasser-Emulsion nicht wirksam trennen können.

Immer größere Bedeutung kommt heute der Forderung zu, im Schmutzwasser vorhandene Öle abzuscheiden, ehe das Schmutzwasser in das Abwassersystem gelangt, um hier­ durch den Grad der Verschmutzung zu reduzieren. Wenn es darüber hinaus möglich wird, Öl wirksam mit einfachen Mitteln vor Ort abzuscheiden, kann auch der Entsor­ gungsaufwand des anfallenden Sondermülls erheblich re­ duziert werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ge­ rät zum Abscheiden von Öl aus einem Öl/Wasser-Gemisch zu schaffen, durch das Öl/Wasser-Emulsionen ebenfalls ausscheidbar sind.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Un­ teransprüchen.

Die erfindungsgemäße Ausbildung ermöglicht, daß bei Be­ trieb des Gerätes nach der Erfindung das Öl/Wasser-Ge­ misch zu und durch das Koaleszenzfilter hindurchläuft.

In diesem Filter fließt das Öl aus der Öl/Wasser-Emul­ sion zusammen und bildet freie Öltröpfchen, wodurch die Emulsionmenge, die die Absetzkammer durchströmt, erheb­ lich verringert wird. In dieser Kammer steigt das freie Öl an die Oberfläche der die Absetzkammer füllenden Flüssigkeit und fließt über die Ölaustrittsöffnung ab.

Nur noch geringfügig kontaminiertes Wasser gelangt in den unteren Teil der Absetzkammer und durchströmt dort vor seinem Austritt aus dem Gerät ein adsorbierendes Filter-Pack.

Das adsorbierende Filter-Pack vermag die noch vorhande­ nen Ölreste und andere Verunreinigungen weitgehend zu­ rückzuhalten, und das Wasser ist ausreichend gereinigt, um direkt in das Abwassersystem eingeleitet zu werden ohne dieses weiter zu belasten. Das Öl wird so lange gesammelt bis die Menge eine wirtschaftliche und fach­ gerechte Entsorgung durch Spezialisten erlaubt.

Durch Messungen wurde ermittelt, daß der Verschmut­ zungsgrad des aus dem Gerät austretenden Abwassers we­ niger als 5 mg/l beträgt, also erheblich weniger als dies bisher erzielbar war.

Vorteilhaft ist es, wenn erfindungsgemäß ein Teil des Koaleszenzfilters, vorzugsweise ein Viertel bis die Hälfte der Filterfläche und nach einer bevorzugten Aus­ führungsform ein Drittel dieser Fläche oberhalb der Öl­ austrittsöffnung liegt. Das Abscheiden von Aerosolen in der in das Gerät mit der zu behandelnden Flüssigkeit eintretenden Luft ist hierdurch möglich, wobei gleich­ zeitig eine Geräuschminderung des Luftstromes erreicht wird.

Das Koaleszenzfilter kann in einfacher Form direkt in die Absetzkammer hineinreichen, befindet sich aber vor­ zugsweise in einer dritten Kammer mit oberen und unte­ ren Öffnungen, die mit der Absetzkammer in Verbindung stehen, um auf diese Weise die Turbulenz in der Absetz­ kammer möglichst gering zu halten. Die dritte Kammer kann außerhalb der Absetzkammer angeordnet sein, vorzu­ ziehen ist allerdings eine Anordnung innerhalb dieser Kammer durch Einführen von einer geschlossenen Obersei­ te der Absetzkammer.

Das Koaleszenzfilter ist vorzugsweise ein im wesentli­ chen zylindrischer Filter mit einer im wesentlichen senkrechten Achse. Die Eintrittsöffnung öffnet sich nach innen in die weitere Kammer durch die Oberseite eines die Absetzkammer bildenden Behälters.

Diese Anordnung ist nicht nur für den Zulauf des Öl/Wasser-Gemisches in das Gerät, sondern auch hin­ sichtlich des Filterwechsels äußerst günstig.

Das adsorbierende Filter-Pack kann aus jedem für die Trennung geeigneten Material bestehen. Vorzugsweise ist Aktivkohle zu verwenden, doch sind auch Aktivaluminium, Zeolit oder hydrophober Polyurethanschaum einsetzbar.

Die Ölaustrittsöffnung beinhaltet zweckmäßigerweise einen Trichter, dessen oberes offenes Ende mit einer durch die Wandung der Absetzkammer geführten Austritts­ rohr verbunden ist. Der Trichter kann höhenverstellbar sein, um den Ölabzug in den Trichter in unterschiedli­ cher Höhe zu ermöglichen.

Die Absetzkammer und die zweite Kammer können auch in einem einzigen Behältnis nebeneinander und durch eine Wandung voneinander getrennt angeordnet sein. Zweckmä­ ßig ist aber die zweite Kammer außerhalb der Absetzkam­ mer angeordnet und die Wasseraustrittsöffnung aus der Absetzkammer steht mit einer durch die Wandung dieser Kammer geführten Leitung in Verbindung. Hierdurch wird der Filterwechsel wesentlich vereinfacht, da ein Zu­ griff in die Absetzkammer entfällt.

Das Wasser strömt vorzugsweise vom unteren Bereich der Absetzkammer in einen oberhalb des adsorbierenden Fil­ ter-Packs liegenden Austrittsbereich; der dem Filter- Pack zugeordnete Wasserstand weist eine Austrittslei­ tung auf, die vom untersten Teil des Filter-Packs nach oben reicht. Vorzugsweise reicht die Austrittsleitung bis über die Oberseite des Filter-Packs, bleibt aber unterhalb des Austrittsniveaus.

Das Gerät enthält vorzugsweise ein Schauglas und ein vom Druck im Koaleszenzfilter beaufschlagtes Druckent­ lastungsventil. Gegen Ende der Lebensdauer des Koales­ zenzfilters steigt der Druck im Filter an und das Luft/ Öl/Wasser-Gemisch kann das Entlastungsventil öffnen und gibt eine optische Anzeige für den vorzunehmenden Fil­ terwechsel an.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen zweier Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen perspektivischen Teilschnitt des er­ findungsgemäßen Gerätes,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Gerät nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III aus Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV aus Fig. 2 und

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer zwei­ ten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätes im Schnitt.

Wie den Fig. 1 bis 4 zu entnehmen ist, umfaßt das Gerät einen vorzugsweise nahtlos durch Rotationsform­ pressen hergestellten Behälter 1 aus geeignetem Kunst­ stoff. Der Behälter ist durch eine eingesetzte zylin­ drische Trennwand 2 in eine jeweils auf die Trennwand bezogen innere Kammer 3 und äußere Kammer 4 unterteilt. Letztere bildet eine Absetzkammer. Die Kammer 3 steht mit der Absetzkammer 4 über einen Schlitz 5 in der Trennwand 2 und eine Bohrung 6 im Boden der Trennwand in Verbindung.

An der Oberseite des Behälters ist ein Eintrittsvertei­ ler 7 mit Eintrittsöffnungen 8 zum Einleiten des zu se­ parierenden Öl/Wasser-Gemisches. Eine Austrittsöffnung 9 im Entrittsverteiler öffnet sich ins Innere eines aufrecht in der ersten Kammer angeordneten Koaleszenz­ filters 10. Eine obere Verschlußkappe 11 des Koales­ zenzfilters ist lösbar am Eintrittsverteiler zu dessen Sicherung in der Kammer 3 befestigt. Das Koaleszenzfil­ ter ist so angeordnet, daß ein Teil des Filters, vor­ zugsweise etwa ein Drittel seiner Länge, oberhalb des dem Normfüllstand entsprechendem Niveaus beim Betrieb des Geräts liegt.

Als Koaleszenzfilter kann eine herkömmliche Ausführung dienen, beispielsweise gemäß der GB-B-21 28 497 oder der GB-A-21 98 739. Das Koaleszenzfilter enthält einen oberen Verschluß 11 und einen unteren Verschluß 12, zwischen denen sich ein innerer und äußerer perforier­ ter Metallzylinder erstreckt und zwischen die nach Sandwichart ein Zylinder mit Filtermedium eingelassen ist. Das hier zu verwendende spezielle Filtermaterial ist eine ungewebte Polypropylen-Faser in einer der ge­ wünschten Filterwirkung entsprechenden Dichte. Verwend­ bar sind aber auch andere Filterstoffe, beispielsweise kieselsaure Glas-Mikrofasern. Der äußere Metallzylinder kann auf seiner Mantelaußenfläche eine das Wiederein­ treten der ausgefilterten Stoffe verhindernde Dicht­ schicht tragen, beispielsweise eine Hülle aus polyvi­ nylchloridbeschichtetem Schaumstoff oder einem unge­ webten Polyestermaterial.

Oberhalb des Koaleszenzfilters enthält der Eintritts­ verteiler 7 ein mit einer Sichtanzeige versehenes Druckentlastungsventil 13, das aus einem durchsichtigen Kunststoffgehäuse 14 besteht, in dem ein von einer Druckfeder 16 beaufschlagtes Kugelventil 15 in Schließ­ stellung gehalten ist. An der Gehäuseoberseite ist eine Belüftungsbohrung 17 vorgesehen.

Eine Ölaustrittsleitung 18 ist innerhalb der Absetzkam­ mer 4 angeordnet und durchsetzt eine über eine Schott­ durchführung gehaltene Gleitdichtung 19. Die Schott­ durchführung befindet sich im Wiedereintrittsbereich 20 der Behälterwand. Die Leitung 18 führt zu einem Ölsam­ melbehälter 21, vorzugsweise aus einem durchsichtigen Kunststoff, der ebenfalls im Wiedereintrittsbereich vorgesehen ist. An das obere Ende der Austrittsleitung 18 schließt ein Trichter 22 an, dessen offene Oberseite einen diametralen Versteifungssteg 23 aufweist. Von diesem Steg 23 führt im Zentrum eine Stützstange 24 über eine an der Gehäuseoberseite angeordnete Stopf­ buchse 25 nach oben. Ein T-Stück 26 ist am oberen Ende der Stützstange 24 befestigt und durch eine abnehmbare Verschlußkappe 27 geschützt. Die Trichterhöhe kann durch Abnahme der Verschlußkappe 27, Lösen der Stopf­ buchse 25 und durch Betätigung des T-Stückes für die manuelle Einstellung der Stange 24 eingestellt werden. Danach wird die Stopfbuchse 25 wieder angezogen.

Der Behälter 1 weist einen zweiten Wiedereintrittsbe­ reich 28 mit einer durch eine Dichtung 29 verschlosse­ nen Öffnung auf. Das obere Ende einer Steigleitung 30 im Form eines Rohres durchsetzt die Dichtung 29 und ist in der Wandung des Wiedereintrittsbereiches 28 durch eine auf ein Gewindeende des Rohres aufgeschraubte Mut­ ter gehalten. Die Steigleitung erstreckt sich senkrecht in der Absetzkammer 4 bis in deren unteren Bereich.

Ein Aktivkohlefilter 31 ist im Wiedereinrittsbereich 28 eingesetzt. Das Aktivkohlefilter besteht aus einem Ge­ häuse 32, in dem die Aktivkohle zwischen perforierten Platten 33, 34 eingebracht ist und das mit seiner Längsachse im wesentlichen senkrecht steht. Der Aktiv­ kohle-Pack wird durch eine Druckfeder 35 in seiner kom­ primierten Form gehalten. Der Oberseite des Filter- Packs ist ein Eintrittsstück 36 zugeordnet, das auf das vorstehende Ende der Steigleitung 30 aufsetzbar ist. Im unteren Bereich des Filter-Packs ist ein Austritt 37 mit einer nach oben gerichteten Ableitung 38 vorgese­ hen. Das Ableitungsrohr 38 führt z. B. in ein Abwasser­ system.

Ein Entnahmehahn 39 ist etwas oberhalb vom Aktivkohle­ filter angeordnet, so daß zu Analysezwecken Wasserpro­ ben dem Filter entnommen werden können.

Das obere Ende der Steigleitung 30 liegt etwas tiefer als der obere Rand des Trichters 22 und das obere Ende des Ableitungsrohres 38 liegt etwas tiefer als das obere Ende der Steigleitung 30.

Auf der Oberseite des Behälters sind abnehmbare Prüf­ kappen 40, 41 vorgesehen sowie eine Öffnungen 43, 44 aufweisende Überlaufwanne 42. Die Öffnungen haben zum einen die Aufgabe, die Absetzkammer zu entlüften und auf der Oberseite des Gerätes angesammelte Substanzen in die Kammer ablaufen zu lassen.

Die Funktion des vorstehend beschriebenen Gerätes ist leicht verständlich. Das Gerät wird zu Beginn mit sau­ berem Wasser in Betrieb genommen bis das Wasser konti­ nuierlich austritt. Danach wird ein Öl/Wasser-Gemisch beispielsweise aus dem Kühlsystem eines Kompressors oder einer zentralen Druckluftversorgung über den Ein­ trittsverteiler 7 in das Gerät eingeleitet und durch das Koaleszenzfilter 10 geführt. In der Flüssigkeit enthaltene Luft entweicht durch den trockenen, über dem Flüssigkeitspegel liegenden oberen Abschnitt des Fil­ ters in der Absetzkammer 4. Dieser Abschnitt entzieht also gleichzeitig die in der Luft vorhandenen Schweb­ stoffe und wirkt schalldämpfend auf die entweichende Luft. Das Koaleszenzfilter trennt außerdem Öl von der Öl/Wasser-Emulsion, die Teil des Gemisches ist, so daß die aus der Kammer 3 in die Absetzkammer 4 austretende Flüssigkeit aus Wasser und Öl in Tropfenform besteht, während der Emulsionanteil nur noch sehr gering ist. Durch den Schlitz 5 strömen nunmehr im wesentlichen Luft und Öl, während durch die Bohrung 6 im wesentli­ chen Wasser fließt. In der Absetzkammer 4 wird die Flüssigkeit in drei Teile fraktioniert, eine unterste Fraktion Wasser, eine mittlere Fraktion Emulsion und eine obere Fraktion Öl. Die unterste Wasserfraktion ge­ langt durch die Steigleitung 30 in das Aktivkohlefilter 31 und nach dem Durchströmen des Filter-Packs gelangt das Wasser in die Ablaufleitung 38.

Im stabilen Zustand ist der Gesamt-Flüssigkeitsstand in der Absetzkammer 4 höher als der Pegel im Aktivkohle­ filter 30. Von der obersten Fraktion in der Absetzkam­ mer 4 fließt kontinuierlich Öl durch die Leitung 18 nach außen in den Sammelbehälter 21. Desgleichen fließt kontinuierlich Wasser aus der untersten Fraktion in der Absetzkammer 4 in das Aktivkohlefilter und durch dieses hindurch und über die Ablaufleitung 38 in das Abwasser­ system.

Der Verschmutzungsgrad des aus der Absetzkammer 4 ab­ fließenden Wassers ist nur noch gering und wird weiter reduziert sobald das Wasser das Aktivkohlefilter 21 durchströmt. Als Ergebnis der Filterwirkung von Koales­ zenzfilter, Fraktionierung und Aktivkohlefilter wird aus dem System austretendes Wasser mit einem Verschmut­ zungsgrad von weniger als 5 mg/l erhalten, was inner­ halb der bestehenden Toleranzwerte für die Einleitung in das Abwassersystem liegt.

Das Filtermedium des Koaleszenzfilters wird mit der Zeit allmählich durch verschiedene kontaminierende Feststoffteilchen im zu reinigenden Gemisch zugesetzt. Der Innendruck im Filter wird also ansteigen und die Kugel 15 im Druckentlastungsventil 13 von ihrem Sitz heben, wodurch ein vorzunehmender Filterwechsel auf­ grund von vorliegender Verschmutzung angezeigt wird. Der Betätigungsdruck des Ventils liegt generell bei 300 mbar über Atmosphärendruck.

Unabhängig davon unterliegt das Aktivkohlefilter peri­ odischem Wechsel. Für diese Auswechselarbeiten werden über den Hahn 39 Proben entnommen, so daß ein Filter­ wechsel bereits vorgenommen werden kann, wenn die Was­ serqualität noch über den annehmbaren Werten liegt. Dieser Wechsel ist äußerst einfach, da das Kohlefilter außerhalb des Behälters 1 angeordnet ist.

In Fig. 5 ist eine zweite Ausführungsform des Geräts dargestellt, die der nach Fig. 1 weitgehend ähnlich ist. Einander entsprechende Teile tragen daher die gleichen Bezugszeichen mit dem Index a. Grundsätzlich unterscheiden sich die beiden Ausführungsformen durch die Anordnung des Aktivkohlefilters 31a. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich die Steigleitung bis zu einem Austrittspegel 50, der über dem Pegel 51 des obe­ ren Teils des adsorbierenden Teils der Aktivkohle liegt. Ferner reicht die Ablaufleitung 38a durch den adsorbierenden Filter-Pack von unten an bis zu einem Frischwasseraustritt 52, der zwischen den Niveaus oder Pegeln 50 und 51 liegt. Diese Anordnung gewährleistet einen konstanten Wasserpegel über dem adsorbierenden Filter-Pack, so daß etwaiges durch die Steigleitung 30a noch transportiertes Öl innerhalb des zylindrischen Ge­ häuses schwimmt. Das hier untergebrachte Filter-Pack kann daher nicht verschmutzt werden. Das Filter-Pack wird über eine poröse Scheibe 54 zusammengedrückt ge­ halten, die auf der Oberseite des Filter-Packs aufliegt und über eine an der Außenseite der Ablaufleitung 38a befestigte Klemmscheibe 55 gehalten ist.

Abweichungen von der hier dargestellten Ausführungsform sind selbstverständlich denkbar. Werden in den Wieder­ eintrittsabschnitten des Gerätebehälters sowohl Aktiv­ kohlefilter als auch Ölauffangbehälter untergebracht, erhält man eine besonders kompakte und ansprechende Bauform. Diese Anordnung ist jedoch keineswegs zwingend vorgeschrieben. Wird die Ablaufleitung vom Aktivkohle­ filter über praktisch die gesamte Höhe des Filters nach oben geführt, erhöht sich die Verweilzeit des Wassers im Filter-Pack und damit die Filterwirkung. Einen ähn­ lichen Effekt erreicht man, wenn das Kohlefilter von unten nach oben durchströmt wird, wobei das Wasser von einem unteren Teil des Niederschlagsgefäßes dem Filter zugeführt wird. Eine solche Anordnung erfordert aller­ dings, daß die Verbindungsleitung ein Ventil beinhal­ tet, um einen Abfluß aus der Absetzkammer während des Wechsels des Aktivkohlefilters zu unterbinden.

Generell erhöht sich die Trennleistung mit längerer Verweilzeit, d. h. sie nimmt umgekehrt zur Fließge­ schwindigkeit durch das Gerät zu, so daß sich Ausfüh­ rungsformen, die niedrige Fließgeschwindigkeiten begün­ stigen, als vorteilhaft erweisen.

Claims (12)

1. Gerät zum Abscheiden von Öl aus einem Öl/Wasser-Gemisch, gekennzeichnet durch eine Absetzkam­ mer (4), ein Koaleszenzfilter (10), eine Eintrittsöff­ nung (8) zur Einleitung des zu filternden Öl/Wasser-Ge­ misches in den Koaleszenzfilter und von dort in die Ab­ setzkammer, eine Öl-Austrittsöffnung (22) in dem oberen Bereich der Absetzkammer (4), ein in einer zweiten Kam­ mer angeordnetes Filter-Pack (32), eine Wasseraus­ trittsöffnung (37) im unteren Bereich der Absetzkammer (4), über die das Wasser zu dem adsorbierenden Filter- Pack strömt und durch eine gegenüber der Ölaustritts­ öffnung tiefer liegende Wasseraustrittsöffnung am ad­ sorbierenden Pack.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Teil des Koaleszenzfilters (10) räumlich oberhalb der Ölaustrittsöffnung liegt.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Koaleszenzfilter (10) innerhalb einer dritten Kammer angeordnet ist, von der eine obere und untere Öffnung mit der Absetzkammer (4) in Verbin­ dung steht.

4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Kammer in der Absetzkammer (4) von deren geschlossener Oberseite sich erstreckend angeordnet ist.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Koaleszenzfilter (10) einen das Filterme­ dium enthaltenden Zylinder aufweist, der von der ge­ schlossenen Oberseite des Geräte-Behälters (1) im we­ sentlichen senkrecht nach unten hängt, daß die Ein­ trittsöffnung über die Behälteroberseite mit dem Zylin­ derinnenraum kommuniziert.

6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölaustritt ein oben offener Trichter (22) ist, der mit einem die Wan­ dung der Absetzkammer (4) durchsetzenden Austrittsrohr (24) verbunden ist.

7. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das adsorbierende Fil­ ter-Pack (32) aus in ein zylindrisches Gehäuse einge­ brachter Aktivkohle besteht und daß das Gehäuse im we­ sentlichen aufrecht in der zweiten Kammer vorgesehen ist.

8. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer au­ ßerhalb der Absetzkammer (4) vorgesehen ist, daß der Wasseraustritt der Absetzkammer ein durch deren Kammer­ wandung hindurchgeführtes Rohr (30) ist.

9. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem unteren Be­ reich der Absetzkammer (4) Wasser zu einem oberhalb des adsorbierenden Filter-Packs (32) liegenden Austrittsni­ veaus strömt und daß vom untersten Bereich des adsor­ bierenden Filter-Packs (32) ein Austrittsrohr (38) nach oben geführt ist.

10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß das Austrittsrohr (38) über das obere Niveau des adsorbierenden Filter-Packs (32) hinausgeführt ist, aber tiefer liegt als das Austrittsniveau.

11. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, gekennzeichnet durch ein Schauglas und ein vom Druck im Koaleszenzfilter beaufschlagtes Druckentla­ stungsventil.

12. Gerät zum Abscheiden von Öl aus einem Öl/ Wasser-Gemisch, gekennzeichnet durch die im wesentli­ chen der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen­ den Merkmale.