DE4328151A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Aufbereitung verschmutzter, insbesondere öl- und emulsionsbehafteter Stoffe - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Aufbereitung verschmutzter, insbesondere öl- und emulsionsbehafteter StoffeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufbereitung
verschmutzter, insbesondere öl- und emulsionsbehafteter Stoffe
und ein entsprechendes Aufbereitungsverfahren.
Vorrichtungen und Verfahren zum Aufbereiten verschmutzter
Stoffe, wie beispielsweise zur Reinigung verschmutzter
Metallspäne oder verunreinigtem Erdreich, sind in
verschiedensten Ausführungen bekannt. Wenn im folgenden von
lediglich zu reinigenden Stoffen die Rede ist, so soll dies
keine Beschränkung darstellen, sondern es sollen damit sämtliche
verschmutzten Güter, die einem Reinigungsprozeß unterworfen
werden müssen, betrachtet werden. Im folgenden werden bekannte
Reinigungsverfahren am Beispiel der Reinigung von durch
beispielsweise Kühlschmierstoffe belastete Metallspänen näher
beschrieben.
In der Bundesrepublik Deutschland fallen pro Jahr 1,2 Mio. t
ölhaltige Rückstände nur im Bereich der spanabhebenden
Metallbearbeitung an Metallspänen an. Metallspäne sind begehrte
Rohstoffe bei diversen Metallgewinnungsprozessen. Ihr
Wiedereinsatz in Schmelzen führt zur Verdampfung der noch
anhaftenden Verunreinigungen und unterliegt vielfältigen
chemischen Veränderungen. Unvollständig abgereinigte Späne
tragen daher in nicht unerheblichem Maße zur Erhöhung von
Imissionen bei. Eine Verringerung des Eingangsölgehaltes, d. h.
eine Reinigung der Späne, führt zu geringeren Emissionen, so daß
auch schärfere Emissionsgrenzwerte bei der Wiedereinschmelzung
solcher Späne zuverlässig eingehalten werden können. Angestrebt
werden Eingangsölgehalte von <0,2 Gew.-%.
Großtechnische Verfahren zur Entölung von Metallspänen bieten
sich für Erzeuger- und Verwerterbetriebe an. Hierzu gehören
einerseits die thermische Spänetrocknung im Drehrohrofen mit
Abgasnachbehandlung - häufig bei der Behandlung von
Aluminiumspänen angewandt - und die Spänewäsche mit alkalischen
Waschmedien. Beide Verfahren erfordern hohe Investitionen und
einen großen Mengendurchsatz, d. h. sie sind wirtschaftlich
dezentral bei kleineren und mittelständischen Betrieben mit
verhältnismäßig geringen Spänemengen nicht einsetzbar. Außerdem
werden die alkalischen Waschverfahren in jüngerer Zeit nicht
mehr so gerne eingesetzt, weil die beladene Waschlösung bei der
Aufbereitung stark aufsalzt und nicht mehr ohne aufwendige
Nachbehandlung (z. B. Umkehrosmose-Technik) in den
Reinigungsprozeß zurückgeführt werden kann.
Des weiteren sind Verfahren bekannt, welche zur Spanentölung
brennbare Lösungsmittel einsetzen. Auch diese Verfahren eignen
sich jedoch nicht für kleinere und mittelständische Unternehmen,
weil aufwendige Apparaturen nach Kriterien des
Explosionsschutzes gefertigt und gewartet werden müssen. Aus
ökologischen Gründen ist ferner der Einsatz von FCKW zur
Spanentölung nicht mehr gefragt.
Darüberhinaus gibt es noch als weitere Möglichkeit zur
Spänereinigung das Zentrifugieren. Zentrifugen werden
üblicherweise ab einem Späneaufkommen von ca. 350 kg/h
eingesetzt. Das Betreiben einer diskontinuierlich arbeitenden
Zentrifuge mit einem Investitionsaufwand von ca. 15 000,-- bis
20 000,-- DM zeichnet sich durch einen hohen Bedienungsaufwand
auf, der aufgrund des geringen Mengendurchsatzes dieses
Verfahren unwirtschaftlich macht. Außerdem stellt das
Zentrifugieren bei gleichzeitigem Wiedereinsatz der
Kühlschmierstoffe im Fertigungsprozeß lediglich eine
Vorbehandlung der Späne dar. Schließlich sind noch das Waschen
der Späne mit Wasser bei einer Temperatur von ca. 60°C und
unter Einsatz von Tensiden in Rührkesselkaskaden bekannt.
Die bekannten Verfahren sind hinsichtlich ihrer
Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit nachteilig oder
aber so aufwendig, daß sich ihr Einsatz in kleineren und
mittelständischen Unternehmen nicht mehr rechnet. Gängige
Waschverfahren haben darüber hinaus den Nachteil, daß nur ein
Teil des Apparatebauvolumens für die eigentliche Aufgabe genutzt
wird. Weiterhin muß, z. B. bei Kaskadenwaschverfahren, das Gut
durch die einzelnen Rührkessel geschleust werden, was
zusätzliche Investitions- und Energiekosten bedingt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
und ein Verfahren zur Aufbereitung verschmutzter, insbesondere
öl- und emulsionsbehafteter Stoffe zu schaffen, welche mit
geringem technischen Aufwand und hoher Wirtschaftlichkeit ein
zuverlässiges Aufbereiten der verschmutzten Stoffe ermöglichen.
Des weiteren soll die Vorrichtung bzw. das Verfahren universell
verwendbar und dadurch zur Aufbereitung unterschiedlichster
verschmutzter Stoffe einsetzbar sein.
Vorrichtungsmäßig wird die zuvor genannte Aufgabe gelöst durch
eine Gutzu- und -abfuhr, einen Sumpf zur Aufnahme des
aufzubereitenden Gutes, eine Austausch- und eine
Beruhigungszone, wobei ein Förderelement das Gut aus dem Sumpf
durch die Austauschzone in die Beruhigungszone transportiert und
über im Bereich der Austauschzone angeordnete Fluiddüsen ein
Reinigungsmedium bzw. ein Extraktionsmittel oder ein zu ab- oder
adsorbierender Stoff in das Gut geleitet wird und das belastete
Fluid im Bereich des Sumpfes durch geeignete Ventile od. dgl.
und Filterelemente aus der Vorrichtung entfernt wird. Die
erfindungsgemäße Vorrichtung ist in ein entsprechendes
Aufbereitungsverfahren integriert.
Verfahrensmäßig besteht die Lösung der Aufgabe darin, daß das
aufzubereitende Gut im Gegenstrom durch ein Reinigungsmedium
gefördert wird, wobei das Gut von einem Sumpf durch wenigstens
ein Förderelement in eine Austauschzone und von dort in eine
Beruhigungszone transportiert wird und das belastete Fluid aus
dem Sumpf entfernt wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße
Verfahren dienen also zur kontinuierlichen Reinigung
verschmutzter Stoffe, wobei das zu reinigende Gut,
beispielsweise verschmutzte Metallspäne mit beispielsweise
heißem Wasser oder Wasserdampfbrüden gewaschen wird. Die
erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht die genaue Einstellung
des Restölgehaltes und damit des Reinheitsgrades der
Metallspäne. Außerdem werden nur geringe Mengen an Additiven und
Wasser verbraucht.
Zweckmäßigerweise sind die einzelnen Zonen (Vortriebszone,
Austausch- und Beruhigungszone) der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zylinderförmig ausgestaltet. Besonders zweckmäßig
liegen dabei die einzelnen Zonen der Vorrichtung senkrecht
übereinander. Diese senkrechte Bauweise ist besonders günstig,
da hier eine gleichmäßige Durchströmung des Bettvolumens durch
das Reinigungsmedium gewährleistet ist. Verfahrenstechnisch ist
die Reinigungswirkung des Wasser-Dampf-Gemisches am günstigsten,
wenn die Vorrichtung als "Bewegtbett-Wäscher" im Gegenstrom
ausgeführt wird. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die
Vorrichtung modular aufgebaut. Je nach Höhe des
Reinigungsvermögens des verwendeten Reinigungsmediums und des
aufzugebenden Gutes kann die Baulänge der Vorrichtung an die
jeweils besonderen Anforderungen angepaßt werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist als Förderelement
wenigstens eine im Sumpf angeordnete Förderschnecke vorgesehen.
Die Förderschnecke ist in der Regel in der Vortriebszone
angeordnet, ihre durchgehende Schneckenwendel sorgt für eine
ausreichende Förderwirkung durch die sich anschließende
Austauschzone. Es ist jedoch auch möglich, daß die
Förderschnecke bis in die Austauschzone oder gar in die
Beruhigungszone hineinragt. Dabei erfolgt die Teilung der
Vorrichtung in Vortriebszone, Austauschzone und Beruhigungszone
durch die bauliche Ausgestaltung der einzelnen Kammern,
Schneckenform und -länge und Lage der Fluiddüsen. Ggf. können
als zusätzliche Einbauten Leitbleche beim Waschen bestimmter
Stoffe (wie z. B. Erdreich) erforderlich sein.
Nach einer weiteren Lehre der Erfindung sind die Fluiddüsen im
Inneren der Vorrichtung axial angeordnet. Auf diese Weise wird
das Reinigungsmedium und eventuell notwendige Zusatzstoffe
abschnittsweise dosiert und kann somit optimal an das
Einsatzmaterial angepaßt werden. Zweckmäßigerweise verlaufen die
Zuleitungen für das Reinigungsmedium durch die Schneckenwelle zu
den in der Schneckenwelle angeordneten Fluiddüsen. Dabei können
die Fluiddüsen an der Schneckenwelle rund oder spiralförmig
umlaufend angeordnet sein. Des weiteren ist es möglich, daß die
Fluiddüsen in der Wandung der Vorrichtung angeordnet sind.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die Fluiddüsen sowohl
axial auf der Schneckenwelle als auch in der Wandung der
Vorrichtung vorzusehen. Die umlaufende Anordnung der Fluiddüsen
gewährleistet einen intensiven Stoffaustausch bei gleichzeitigem
Mitbewegen des Festgutes.
Es ist besonders zweckmäßig, wenn die Reinigung der
verschmutzten Metallspäne mit Wasserdampf bzw. heißem Wasser
erfolgt. Durch die Ausführung im Gegenstrom erfolgt im unteren
Teil der Vorrichtung eine Vorreinigung der Metallspäne mit
teilbelastetem Kondensat. In weiterer Ausgestaltung der
Erfindung ist die Vorrichtung beheizt und weist die
Reaktoraußenwandung eine Wärmeisolationsschicht auf. Dadurch
wird die eingesetzte Reinigungswärme optimal ausgenutzt und die
gereinigten Metallspäne sind so stark aufgeheizt, daß eine
weitgehende Trocknung "automatisch" erfolgt, und
Korrosionserscheinungen bei anschließender Lagerung vor der
Weiterverwertung drastisch vermindert werden.
Neben dem beschriebenen Reinigungsverfahren ist das
erfindungsgemäße Aufbereitungsverfahren auch zur Extraktion
fester Stoffe geeignet. Dazu wird durch die Fluiddüsen ein
Extraktionsmittel geleitet. Schließlich ist auch noch die
erfindungsgemäße Verwendung der oben bezeichneten Vorrichtung
als Absorptionsvorrichtung oder Adsorptionsvorrichtung zu
erwähnen, wenn durch die Fluiddüsen Rohgas, Schmutzwasser od. dgl.
geleitet. Beispielsweise lassen sich hier Gas- und
Wasserreinigungsaufgaben in Verbindung mit geeigneten
Stoffmaterialien lösen.
Erfindungsgemäß lassen sich also zwei Problemkreise der Abfall-
und Reststoffentsorgung für metallverarbeitende Betriebe in
Verbindung mit einer thermischen Wasseraufbereitung einfach und
kostengünstig lösen: Die Reinigung der Metallspäne von
anhaftenden Kühlschmierstoffen kann mit gleichzeitigen
Aufbereitung von betrieblichen Abwässern oder-anfallenden
Altemulsionen einhergehen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das erfindungsgemäße
Verfahren zur Aufbereitung verschmutzter Stoffe soll anhand
einer schematischen Zeichnung näher erläutert werden. In der
einzigen Figur ist eine Aufbereitungsvorrichtung mit einer
Zufuhr 1 für das nicht dargestellte zu reinigende Gut und einem
entsprechenden Abzug 2 dargestellt. Das Reinigungsmedium wird im
dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel durch
zwei unterschiedliche Fluidzuläufe 3a und 3b der Vorrichtung
zugeführt. Über einen Einfülltrichter 5 gelangt das zu
reinigende Gut in einen Sumpf 6, welcher auf einer zu
Wartungszwecken abnehmbaren Bodenplatte 7 angeordnet ist. Das
konzentrierte verbrauchte Reinigungsmedium wird über einen
Konzentratabzug 4 mittels einem geeigneten Absperrventil 8 durch
Filterelemente 8a abgezogen. Im Sumpf 6 ist eine Förderschnecke
9 mit einer Schneckenwelle 10 vorgesehen. Dabei kann die im
dargestellten Ausführungsbeispiel unterste Zone als
Vortriebszone 11a angesehen werden. Die Schneckenwelle 10 geht
über den Bereich der eigentlichen Schneckenwendel der
Förderschnecke 9 hinaus durch eine Austauschzone 11b und eine
Beruhigungszone 11c. In der Schneckenwelle 10 münden auch die
bereits genannten Fluidzuläufe 3a und 3b, welche über
Fluidleitungen 12 mit den in unterschiedlichen Positionen an der
Schneckenwelle angeordneten Fluiddüsen 13a und 13b verbunden
sind.
Das zu reinigende Gut wird über die Förderschnecke emporgehoben
und im kontinuierlich arbeitenden Betrieb aus der Vortriebszone
11a in die Austauschzone 11b geleitet. Von dort erfolgt der
weitere Transport in die Beruhigungszone 11c. Durch den
Gegenstrombetrieb wird das zu reinigende Gut zunächst mit
teilbelastetem Reinigungsmedium in Kontakt gebracht und in
seinem weiteren Transport stets mit unverbrauchterem
Reinigungsmedium vermengt. Auf diese Weise ist bei äußerst
geringem Raumbedarf eine sehr effiziente Reinigung möglich. Das
gereinigte Gut verläßt dann die Vorrichtung über einen
Schüttgutablauf 14 und gelangt zum Gutabzug 2. Für den Fall, daß
das Reinigungsverfahren unter Überdruck arbeiten sollte, wird
zwischen Schüttgutablauf 14 und Gutabzug 2 eine
Zellenradschleuse 15 geschaltet.
Bezugszeichenliste
1 Gutzufuhr
2 Gutabzug
3a Fluidzulauf a
3b Fluidzulauf b
4 Konzentratabzug
5 Einfülltrichter
6 Sumpf
7 Bodenplatte
8 Absperrventil
8a Filterelement
9 Förderschnecke
10 Schneckenwelle
11a Vortriebszone
11b Austauschzone
11c Beruhigungszone
12 Fluidleitungen
13a, 13b Fluiddüsen
14 Schüttgutablauf
15 Zellenradschleuse
2 Gutabzug
3a Fluidzulauf a
3b Fluidzulauf b
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5 Einfülltrichter
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7 Bodenplatte
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8a Filterelement
9 Förderschnecke
10 Schneckenwelle
11a Vortriebszone
11b Austauschzone
11c Beruhigungszone
12 Fluidleitungen
13a, 13b Fluiddüsen
14 Schüttgutablauf
15 Zellenradschleuse
Claims (23)
1. Vorrichtung zur Aufbereitung verschmutzter, insbesondere öl-
und emulsionsbehafteter Stoffe,
gekennzeichnet durch eine Gutzu- und -abfuhr
(1, 2), einen Sumpf (6) zur Aufnahme des aufzubereitenden Gutes,
eine Austausch- (11b) und eine Beruhigungszone (11c), wobei ein
Förderelement das Gut aus dem Sumpf (6) durch die Austauschzone
(11b) in die Beruhigungszone (11c) transportiert und über im
Bereich der Austauschzone (11b) angeordnete Fluiddüsen (13a, 13b)
ein Reinigungsmedium bzw. ein Extraktionsmittel oder ein zu ab-
oder adsorbierender Stoffin das Gut geleitet wird und das
belastete Fluid im Bereich des Sumpfes (6) durch geeignete
Ventile (8) od. dgl. und Filterelemente (8a) aus der Vorrichtung
entfernt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Zonen
(Vortriebszone (11a), Austausch- und Beruhigungszone (11b und
11c)) der Vorrichtung zylinderförmig ausgestaltet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen
Zonen (11a, 11b, 11c) der Vorrichtung senkrecht übereinander
angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung
einen modularen Aufbau aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß als Förderelement
wenigstens eine im Sumpf (6) angeordnete Förderschnecke (9)
vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Förderschnecke bis in die Austauschzone hineinragt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Förderschnecke bis in die Beruhigungszone hineinragt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der
Schneckenwendel der Förderschnecke Leitbleche angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Fluiddüsen
(13a, 13b) im Inneren der Vorrichtung axial angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen
(12) für das Reinigungsmedium durch die Schneckenwelle (10) zu
den in der Schneckenwelle (10) angeordneten Fluiddüsen
verlaufen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Fluiddüsen
(13a, 13b) an der Schneckenwelle (10) rund umlaufend angeordnet
sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Fluiddüsen
an der Schneckenwelle spiralförmig umlaufend angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Fluiddüsen
in der Wandung der Vorrichtung angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung
beheizt ist und die Reaktoraußenwandung eine
Wärmeisolationsschicht aufweist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß vor dem
Gutabzug (2) eine Zellenradschleuse (15) vorgesehen ist.
16. Verfahren zur Aufbereitung verschmutzter, insbesondere öl-
und emulsionsbehafteter Stoffe,
dadurch gekennzeichnet, daß das
aufzubereitende Gut im Gegenstrom durch ein entgegenströmendes
Reinigungsmedium bzw. ein Extraktionsmittel oder einen zu ab-
oder adsorbierenden Stoff gefördert wird, wobei das Gut von
einem Sumpf durch wenigstens ein Förderelement in eine
Austauschzone und von dort in eine Beruhigungszone transportiert
wird und das belastete Fluid aus dem Sumpf entfernt wird.
17. Verwendung des Aufbereitungsverfahrens nach Anspruch 16 zur
Reinigung belasteter Stoffe.
18. Verfahren nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß als
Reinigungsmedium heißes Wasser verwendet wird.
19. Verfahren nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß als
Reinigungsmedium Wasserdampf, der auf dem Gut kondensiert,
verwendet wird.
20. Verfahren nach Anspruch 17 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, daß auch andere
Reinigungsmedien verwendet werden.
21. Verwendung des Aufbereitungsverfahrens nach Anspruch 16 zur
Extraktion fester Stoffe.
22. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15
als Absorptionsvorrichtung.
23. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15
als Adsorptionsvorrichtung.
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