DE4421026A1 - Verfahren zur Entfernung von Leichtflüssigkeitsphasen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen einer auf einer Wasserfläche schwimmenden, flüssigen Phase.

Die Problematik einer leichten auf Wasser schwimmenden flüssigen Phase tritt vor allem im Grundwasserbereich, aber auch in Behälter, Tankanlagen und Tanktassen auf.

Dabei entsteht im allgemeinen die Aufgabe, die leichte Phase von der Wasseroberfläche zu entfernen und zu entsorgen. Dabei sind unterschiedliche Verfahren zur Behandlung dieser Problematik bekannt.

Ein sehr aufwendiges Verfahren verwendet eine Scavengerpumpe, die ein Filterelement aufweist, das nur für die leichte Phase durchlässig ist. Die leichte Phase gelangt über das Filter in einen Sammelbehälter. Von dort muß die zu entsorgende Flüssigkeit über eine Förderpumpe in der Regel eine Zahnradpumpe abgepumpt werden. Das Filterelement neigt dazu, zu verstopfen, und bedingt dadurch einen hohen Wartungsaufwand. Die Pumpen- und Filteranordnung hängt an einen Seil oder einer Kette im Brunnen selbst und läßt sich nur sehr aufwendig, z. B. mit einem elektrischen Stellmotor, der über eine SPS die kontinuierlichen Durchflußraten der Absenkpumpe und Druckverhältnisse im Bereich der Absenkpumpe erhält, an schwankende Grundwasserpegel anpassen. Die im Brunnen integrierte Zahnradpumpe ist anfällig für Störungen. Diese Sanierungsmethode ist sehr effektiv, da ausschließlich leichte Phase abgepumpt wird, aber sehr aufwendig und damit kostenintensiv und reparaturanfällig.

Eine weitere Methode verwendet eine Mopkordel, die über Umlenkrollen von der Oberfläche des Sanierungsbrunnens ins Grundwasser geführt wird. Die Kordel wird von einem Getriebemotor angetrieben und nimmt an der Grenzfläche zwischen Wasser und leichter Phase Leichtphase auf. Die an der Kordel haftende Öl/Wassermischung wird von der bewegten Kordel aus dem Brunnen ausgetragen. Außerhalb des Brunnens ist eine abstreifendes Element installiert, an dem die Mischung von der Kordel abgestreift wird. Beim Abstreifen neigt die Mischung zu unkontrolliertem Spritzen. Dieses Verfahren fördert nur kleine Mengen Öl und ist auch wegen des Abstreifeffekts nicht effektiv einsetzbar. Es wird immer ein erheblicher Wasseranteil mitgefördert. Zudem sind die Brunnendurchmesser, die für den Einsatz des Verfahrens erforderlich sind, sehr groß.

Ein weiteres Verfahren, bekannt aus der DE 39 09 372, verwendet ein Ölabschöpfsystem mit einem Sammelbehälter, der in den Brunnen abgesenkt wird. Dieser Sammelbehälter muß mit seiner Einlaufkante stets so eingestellt werden, daß die Kante in der leichten Phase liegt. Dazu dient ein sehr aufwendiger Regel- und Steuermechanismus, der verhindert, daß Wasser in großen Mengen gefördert wird. Der Behälter wird über einen Stellmotor den Grundwasserschwankungen nachgeführt und mit einer Tauchpumpe entleert. Dieses Verfahren hat seine Schwächen in der aufwendigen Regeltechnik, die hohe Kosten und gegebenenfalls Fehlfunktionen verursacht. Zudem ist das Verfahren nicht bei geringer Dicke der leichten Phase anzuwenden. Durch die Förderung des Öl/Wassergemisches aus dem Behälter durch eine Tauchpumpe (Kreiselpumpe) wird eine Öl/Wasser-Emulsion hergestellt, die später wieder getrennt werden muß.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die Möglichkeit, eine leichte Phase schon in kleinen Behältern oder Brunnen bei geringen Phasenstärken sehr kostengünstig und ohne großen Aufwand an Regeltechnik mit einer einfachen und effektiven Steuerung zu entsorgen. Dazu wird eine Absaugvorrichtung, die an einem Schwimmer befestigt ist, z. B. in den zu sanierenden Brunnen abgesenkt. Die Ausbildung der Schwimmer wird der jeweiligen Problematik und Größe des Brunnens oder Behälters angepaßt. Die leichte Phase wird über eine flexible Schlauchleitung, die Schwankungen des Grundwasserspiegels ausgleichen kann, abgesaugt. Die Absaugpumpe wird wartungsfreundlich am oberen Brunnenrand, eventuell über ein Seil abgesenkt oder aber bei geringem Flurabstand außerhalb des Brunnen installiert. Als Absaugpumpe wird eine Verdrängerpumpe eingesetzt (Exzenterschneckenpumpe, Schlauchpumpe oder Druckluftmembranpumpe). Um den Auftrieb des Schwimmers an die physikalischen Eigenschaften der leichten Phase anzupassen, kann er über einen Ausgleichsleitung von außen an die unterschiedlichen Dichten und Phasenstärken angepaßt werden. Das System fördert bei geringen Phasenstärken auch einen gewissen Anteil Wasser mit. Durch den Einsatz von Verdrängerpumpen entsteht jedoch keine Emulsion, so daß ein Leichtflüssigkeitsabscheider, der als erste Reinigungsstufe eingesetzt werde soll, wesentlich kleiner dimensioniert werden kann.

Das System läßt sich vorteilhaft auch in Brunnen, Tanks und Behältern mit geringen Querschnitten einsetzen. Um die aufschwimmenden Flüssigkeiten zu entfernen, wird das System über eine Zeitregelung und/oder über eine Regelung über Sonden, z. B. Leitfähigkeitssonden gesteuert. Bereits geringe Phasenstärken werden effektiv entfernt.

Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau des Verfahrens. Die Grundwasserpumpe (1) wird tief im Brunnen (3) installiert und über den Niveauschalter (2) gesteuert, so daß die Grundwasserabsenkung im Brunnen bis in eine Größenordnung von ± 0,5 m konstant gehalten wird. Der Schwimmer (6), der mit dem Ende der flexiblen Saugleitung (8) verbunden ist, taucht in die leichte Phase (5) und je nach Ausbildung des Schwimmers ins Grundwasser (7) ein. Er wird so eingestellt, daß die Saugleitung gerade in die Leichtphase eintaucht. Schwankungen des Grundwassers folgt der Schwimmer, da er über die flexible Schlauchleitung mit der fest installierten Saugpumpe verbunden ist. Eine Feinjustage des Schwimmers ist über die Ausgleichsleitung (12) möglich. Diese Einstellmöglichkeit ist notwendig, wenn bei der Inbetriebnahme zunächst nur Luft oder nur Wasser gefördert werden sollte, somit der Schwimmer nicht tief genug oder zu tief eintaucht. Die geförderte Leichtphase kann direkt in einen Sammeltank (10) mit Überfüllsicherung (11) geleitet werden oder über einen Leichtflüssigkeitsabscheider von eventuell mitgefördertem Wasser getrennt werden. Die Absaugpumpe (4) läßt sich über die Überfüllsicherung, die am Leichtphasensammler installiert ist, abschalten. Die Absenkpumpe läuft dagegen durch, damit sich im Brunnen wieder Leichtphase sammeln kann. Die Steuerung der Absaugpumpe kann über eine Takt-Pausen-Steuerung erfolgen, wobei zunächst Leichtphase abgesaugt wird, anschließend geht die Einrichtung in Warteposition. Nach einer eingestellten Zeit wird wieder abgesaugt. Diese Art der Steuerung ist bei schlecht durchlässigen Böden von Vorteil und wenn nur geringe Grundwasserabsenkungen erreicht werden können. Bei gut durchlässigen Böden und starken Absenktrichtern kann ein Detektionssystem für Leichtphasen zur Steuerung der Absaugpumpe zum Einsatz kommen. Über Kaltleitsonden, kapazitive Sonden oder Leitfähigkeitssonden wird die auf dem Grundwasser aufschwimmende Phase detektiert. Es kommen zwei baugleiche Sonden jeweils zum Einschalten und Ausschalten des Absaugvorgangs zum Einsatz.

Je nach Problemstellung werden unterschiedlich ausgebildete Schwimmersysteme eingesetzt.

Fig. 2 zeigt einen Schwimmer für den Einsatz in großen Brunnen. Der ringförmige Schwimmer trägt radial angeordnete Abstandshalter oder Stützfüße (13). Durch diese Abstandshalter wird der Schwimmer so im Brunnenrohr (14) positioniert, daß die Steigleitung und die Stromversorgung der tiefer liegenden Absenkpumpe (1) doch genügend Raum haben. Die Saugleitung (8) wird am äußeren Radius des Schwimmkörpers fixiert. Die Ausgleichsleitung (12) endet in der oberen Schwimmerabdeckung.

Fig. 3 zeigt einen Schwimmer für kleine Brunnendurchmesser. Der Schwimmkörper (6) ist wegen des geringen Brunnendurchmessers schlank und vertikal langgestreckt ausgeführt. Die Saugleitung mündet etwa im oberen Drittel des Schwimmkörpers. Beim Einsatz von Detektionssonden kommen eventuell aus Gewichtsgründen zwei getrennte, langgestreckte Schwimmkörper (6) zum Einsatz. Ein Schwimmkörper (6) trägt die Saugleitung (8), der andere die Sonde. Die Absaugleitungen (12) sind im Fall zweier Schwimmkörper ebenfalls doppelt vorhanden.

Fig. 4 zeigt einen Schwimmkörper, wie er für den Einsatz in Tanktassen konzipiert wurde. In Tankbehältern kann man keinen Absenktrichter durch Abpumpen der Flüssigkeit erzeugen. Daher wird das Verfahren für diese Einsatzfälle so modifiziert, daß die Absaugvorrichtung aus sternförmig angeordneten Absaugleitungen (8) besteht, die auf dem Schwimmkörper (6) sitzen. Die Öffnungen der Absaugleitungen reichen gerade in die Leichtflüssigkeitsphase, was über die Ausgleichsleitung (12) zum Schwimmer geregelt werden kann.

Claims (13)

1. Verfahren zum Entfernen einer auf einer Wasseroberfläche schwimmenden, flüssigen Phase in einem Behälter, Tank oder einem Brunnen, wobei in einem Brunnenschacht der Flüssigkeitsspiegel des Grundwassers mit Hilfe einer Pumpe abgesenkt wird und sich somit die leichte Phase im Brunnen sammelt, gekennzeichnet durch das Einbringen einer an einem Schwimmer befestigten Absaugvorrichtung, die in die abzusaugende leichte, flüssige Phase ragt, und die über einen flexiblen Schlauch mit der Absaugpumpe verbunden ist.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Absaugpumpe im Brunnenschacht selbst angebracht ist.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Absaugpumpe außerhalb des Brunnenschachts angebracht ist.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Schwimmer über mindestens eine Regelleitung verfügt, über die der Auftrieb eingestellt werden kann.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Regelung der Absaugpumpe (9) und damit der Absaugleistung über eine Zeittaktung erfolgt und daß während der Aus-Phase der Absaugpumpe die Absenkpumpe (1) weiterläuft.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Regelung der Absaugpumpe und damit der Absaugleistung über mindestens eine Sonde geregelt wird, die am Schwimmer in der Höhe der Absaugöffnungen befestigt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Regelung sowohl über eine Zeitsteuerung als auch über mindestens eine Sonde erfolgt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 7, gekennzeichnet dadurch, daß als Sonden Leitfähigkeitssonden, kapazitive Sonden oder Kaltleitersonden eingesetzt werden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß als Absaugpumpe eine Verdrängerpumpe eingesetzt wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 9 mit einem Schwimmer, der im Brunnen fixiert werden kann und so ein Kippen nicht mehr erlaubt, gekennzeichnet dadurch, daß der Schwimmer zylinderförmig ausgebildet ist und sternförmig angeordnete Abstandshalter aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 9 mit einem Schwimmer für einen Brunnen mit geringen Durchmesser, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer aus mindestens einem langgestreckten Körper besteht, der zusammen mit der Steigleitung den Brunnendurchmesser nahezu ausfüllt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 9 mit einem Schwimmer für Behälter und Tanktassen, gekennzeichnet durch einen großflächigen, flachen Schwimmer mit darauf sternförmig angeordneten Ansaugstutzen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß die gesamte Absaugvorrichtung und Regelung explosionssicher ausgeführt ist.