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AUFGABE DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die speziell zur
Reinigung von durch Dampfentwicklung in geschlossenen Systemen entstandenen
Flüssigkeiten
ausgelegt ist, was das Ausscheiden chemischer Verbindungen ermöglicht,
die in Industrieabwässern – vorzugsweise
den bei Elektrolyseverfahren anfallenden Abwässern – enthalten sind, und deren
Betrieb auf der Niedertemperatur-Abwasserdestillation in einer kontrollierten
Atmosphäre
basiert.
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Es
ist Aufgabe dieser Erfindung, mittels der oben genannten Vorrichtung
gereinigtes Wasser zu erhalten, das die Gesetzesnormen für Abwasser
erfüllt.
Die Einsatzmöglichkeiten
erstrecken sich von der Reinigung oder Klärung von Abwasser bzw. Industrieabwässern bis
hin zu Fällen,
in denen Industrieabfall mit Dampf vermischt ist, da die Klärung am Dampf
selbst durchgeführt
wird.
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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung erstrecken sich von
Industriezweigen, die mit der Indu strieabwasseraufbereitung, der
Reinigung und/oder Klärung
allen mit Dampf vermischten Industrieabfalls befasst sind, bis hin
zur Industrie zur Herstellung von Elementen, Geräten und Systemen für die Abwasserklärung.
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STAND DER
TECHNIK
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Den
Anmeldern sind zahlreiche Geräte
und Systeme bekannt, die sich zur Reinigung und zur Wiederaufbereitung
von in Industrieverfahren anfallendem Abwasser einsetzen lassen,
welches bestimmte giftige bzw. gefährliche Schadstoffe enthält, die
sowohl im Fall der Entsorgung als auch der Wiederaufbereitung des
Abwassers eliminiert werden müssen.
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Bei
den nützlichsten
Verfahren werden im Wasser gelöste
verunreinigende Elemente durch Abscheiden abgetrennt und daher physikalische
und chemische Parameter in verunreinigtem Wasser wie Säurebedingungen,
Redoxpotenzial, Sauerstoffkonzentration oder Temperatur verändert.
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Bei
diesen Systemen ist eine weitere Aufbereitung von Abwasserströmen erforderlich,
um diejenigen Verbindungen aus ihnen zu eliminieren, die sich durch
Abscheiden nur schwer abtrennen lassen, da sich mit diesem Verfahren
bisweilen nicht jeder Schadstoff eliminieren und der verunreinigte
Wasserstrom regenerieren lässt.
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Auch
sind den Anmeldern auf Osmose und Umkehrosmose basierende Abwasserklärverfahren bekannt,
die gewöhnlich nur
auf konkrete Fälle
anwendbar sind, weshalb sich ihr Einsatz in der Industrie nicht
durchgesetzt hat.
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Die
Anmelder wissen von der Existenz verschiedener Klärverfahren
auf der Grundlage der Destillation von in Wasser enthaltenem flüssigen Abfall, obwohl
diese Verfahren im Grunde genommen für hochgradig spezialisierte
Anwendungen entwickelt werden, beispielsweise der Meerwasserentsalzung zur
Trinkwassererzeugung oder zu Bewässerungszwecken.
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Die
Funktionsweise dieser Wasserklärverfahren
mittels Destillation basiert darauf, dem Abwasser, d.h. Wasser,
in einem geschlossenen Raum Wärme
zuzuführen.
Das Abwasser enthält
gelöste chemische
Verbindungen, deren Dampfdruck höher als
Wasserdruck ist, so dass eine Wärmesteigerung eine
Wasserverdampfung und Wasserabscheidung aus den chemischen Verbindungen
ermöglicht.
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Anschließend kann
das verdampfte Wasser in einem einfachen Kondensationsprozess wieder seinen
flüssigen
Zustand annehmen, wodurch flüssiges
Wasser erhalten wird, das fast völlig
frei von Fremdelementen ist, und zwar in einem solchen Maße, dass
dem Wasser üblicherweise
sogar wieder einige Verbindungen zugesetzt werden müssen, um
es überhaupt
genießbar
zu machen.
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Das
oben erwähnte,
in Fachkreisen weitestgehend bekannte Verfahren hat jedoch einen
beträchtlichen
Nachteil: Um ein Verdampfen der Flüssigkeit zu erzielen, sollte
die Temperatur stark erhöht werden,
d.h. weit über
die Verdampfungstemperatur hinaus, wofür dem Verfahren eine entsprechende Energiemenge
zugeführt
werden muss. Die Verdampfungstemperatur hängt jedoch von dem Druck ab,
der im Inneren des Behälters
herrscht, in dem das Verfahren stattfindet.
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Andererseits
ist den Anmeldern kein anderes auf Destillation basierendes Verfahren
bekannt, welches speziell für
die Abwasseraufbereitung ausgelegt ist und sich zur Anwendung auf
Industrieabwasser aus der Elektrolyse eignet, das für diese
Anwendung äußerst adäquate Merkmale
aufweist.
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Den
Anmeldern ist auch keine auf einem solchen Verfahren basierende
Vorrichtung bekannt, welche sich sowohl zur Reinigung von Abwasser
und flüssigem
Industrieabfall als auch zur Eliminierung von mit Dampf vermischtem
Industrieabfall einsetzen lässt.
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BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Vorrichtung zur Reinigung von durch Dampfentwicklung in geschlossenen
Systemen entstandenen Flüssigkeiten
ist derart konstruiert, dass die verschiedenen Aspekte der oben
erwähnten
Probleme zufriedenstellend gelöst
werden, und bringt eine echte Neuerung auf ihrem Anwendungsgebiet mit
sich, da die Vorrichtung in der Lage ist, flüssiges Industrieabwasser, vorzugsweise
Abwasser aus Elektrolyseverfahren, durch Wasserverdampfung in geschlossenen
Behältern
unter Einleitung von Wärme
und in einer kontrollierten Atmosphäre zu reinigen.
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Genauer
gesagt besteht die Erfindung aus einer Verdampfungskammer, bei der
Innentemperatur und Druck vari iert werden können, wodurch sich der Wasserdampfdruck
in einem solchen Maße
verringern lässt,
dass eine Wasserverdampfung bei einer Temperatur von ca. 30°C ermöglicht wird,
wodurch das Problem des zum Erreichen der Verdampfungstemperatur
erforderlichen hohen Energieverbrauchs gelöst wird. Darüber hinaus
ermöglicht
dieses Klärverfahren
fakultativ die Wiederverwendung von Wärmeströmen aus den Industrieverfahren,
bei denen die Abwässer
anfallen, und selbst ihrer Emissionstemperatur zum Erreichen der
Verdampfungstemperatur.
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Dabei
ist es wichtig, dass das dem Klärverfahren
mittels erfindungsgemäßer Vorrichtung
zu unterziehende flüssige
Abwasser keine gelösten
Verbindungen einer geringeren Dichte als derjenigen von Wasser enthält. Dies
würde nämlich eine
nicht korrekte Abscheidung implizieren. Sind derartige Verbindungen
vorhanden, dann muss überprüft werden,
dass dabei die entsprechenden Gesetzgebung zur Abwasseraufbereitung
eingehalten werden, oder es muss zumindest sichergestellt werden,
dass sie die zulässigen
Grenzen nicht überschreiten.
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Was
die technischen Merkmale der Erfindung anbelangt, so erzeugt die
von einem passenden Tank gespeiste Verdampfungskammer bei ihrer Erwärmung einen
bestimmten Wasserdampfstrom, und dieser Dampfstrom wird an eine
Trennvorrichtung (Separator) geleitet. Es wird auch ein Strom nicht
verdampfter, dichter Verbindungen in einem anderen Behälter deponiert.
Durch diese Verdampfung ergibt sich eine erste Eliminierung von
Abfall: die im Wasser enthaltenen Verbindungen, die dichter als Wasser
sind.
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Die
Trennvorrichtung ist derart ausgelegt, dass eine zweite Abscheidung,
nämlich
derjenigen Verbindungen, deren Dampfdruck geringfügig über dem
Wasserdampfdruck liegt, und schließlich der im Dampfstrom mitgeführten Feststoffteilchen
erzielt wird.
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Deshalb
besteht die Trennvorrichtung aus einem geschlossenen Behälter mit
zwei gegenüberliegenden
Zugängen,
von denen der eine den Einlass des verunreinigten Wasserdampfstroms
und der andere das Ausfließen
des sauberen Dampfstroms ermöglicht.
Bei der Trennvorrichtung befindet sich vor dem Dampfeinlass ein
schräger
und nach unten geneigter tafelförmiger
Körper,
der an seinem Unterteil ein Kanalisierungsmittel aufweist, so dass
beim Auftreffen des eintretenden Wasserdampfstroms auf den tafelförmigen Körper die
im Dampf enthaltenen Feststoffteilchen an diesem haften bleiben,
was zu einem Temperaturabfall und folglich einer Verflüssigung
der im Dampf enthaltenen Verbindungen führt. Der Druck dieser Verbindungen
liegt geringfügig über dem
Wasserdampf. Kondensat wird im unteren Teil der Kanalisierungsvorrichtung
gesammelt und abgelassen.
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Geklärter Wasserdampfstrom – der sich
mittels geeigneter Ansauggebläse
beschleunigen lässt – wird zu
seiner Verflüssigung
von der Trennvorrichtung weg an eine Kühlvorrichtung getrieben, wodurch flüssiges Wasser
erhalten wird, das zur Ableitung in öffentliche Sammelbehälter oder
zur Speisung seines eigenen ursprünglichen Industrieverfahrens
geeignet ist.
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Fakultativ
kann der geklärte
Wasserdampfstrom auch von der Trennvorrichtung weg an die Atmosphäre freigegeben
werden, ohne zuvor die Kühlvorrichtung
zu durchlaufen.
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Das
Anwendungsgebiet der in vorliegender Erfindung beschriebenen Vorrichtung
liegt vorzugsweise in der Klärung
von in Elektrolyseanlagen anfallendem Abwasser, da diese Art von
Abwasser aufgrund seiner charakteristischen Merkmale zur Aufbereitung
durch diese Vorrichtung mit befriedigenden Ergebnissen geeignet
ist. Die Reinigungsvorrichtung sollte in der Nähe der erwähnten Anlagen vorgesehen werden,
um die in den Elektrolyseverfahren erzeugten Wärmeemissionen und die zugehörigen Maschinen
nutzen zu können,
wodurch erhebliche Energieeinsparungen möglich werden und die Kosten
für die
Abwasserklärung
gesenkt werden können.
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Außerdem ermöglicht die
vorliegende Erfindung die Reinigung jedweden mit Dampf vermischten
Industrieabfalls.
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Schließlich handelt
es sich um ein zur Reinigung von Abwasser geeignetes System, das
eine Regulierung des pH-Werts und eine Eliminierung von Schadstoffgas
auf mechanische Weise ermöglicht und
dabei ohne Zugabe eines chemischen Produkts auskommt.
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BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Zur
Ergänzung
der vorliegenden Beschreibung und zum besseren Verständnis der
Merkmale der Erfindung sind eine Reihe von nicht einschränkenden
Zeichnungen und praktischen Beispielen beigefügt. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung der Trennvorrichtung, wie sie in der Vorrichtung
zur Reinigung von durch Dampfentwicklung in geschlossenen Systemen
entstandenen Flüssigkeiten
enthalten ist, welcher Lage und Aufbau des in der Trennvorrichtung
enthaltenen tafelförmigen
Körpers
zu entnehmen ist;
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2 eine
schematische Darstellung der Erfindung in einer Abwasseraufbereitungsanlage
mittels Verdampfung, die sich zur Regulierung des pH-Werts und Eliminierung
von Schadstoffgasen anwenden lässt,
was ein Beispiel dafür
ist, wie gereinigter Dampf ohne vorhergehende Kühlung direkt an die Atmosphäre abgelassen
werden kann;
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3 eine
schematische Darstellung einer Abwasseraufbereitungsanlage ähnlich der
vorhergehenden, was ein weiteres Beispiel dafür darstellt, wie ein Teil des
gereinigten Dampfes direkt an die Atmosphäre abgegeben werden kann und
ein Teil davon verflüssigt
werden kann;
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4 eine
dritte Möglichkeit
der Erfindung, bei der der gesamte Dampf kondensiert wird.
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BEVORZUGTE
AUSFÜHRUNGSFORM
DER ERFINDUNG
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Anhand
der Zeichnungen, und insbesondere 1, ist zu
erkennen, wie die Vorrichtung zur Reinigung von durch Dampfentwicklung
in geschlossenen Systemen entstandenen Flüssigkeiten von einer Trennvorrichtung
(1) mit einem geschlossenen Raum (2) gebildet
wird, mit einem Einlass (4) für verunreinigten Dampf und
dem gegenüber
einem Auslass (5) für
sauberen Dampf innerhalb einer Kammer (2), die einen tafelförmigen Körper (3)
enthält,
der schräg verläuft und
bezüglich
des Dampfeinlasses (4) nach unten geneigt ist. Dieser tafelförmige Körper (3)
weist eine untere Kanalisierungsvorrichtung (6) mit einem Ablassrohr
(7) auf, welches die Flüssigkeiten
und die am tafelförmigen
Körper
(3) anhaftenden Teilchen an den Boden der Kammer (2)
leitet, von wo aus sie dann abgeführt (8) werden.
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Die
Trennvorrichtung (1) ist am Austrittsort des verunreinigten
Dampfes vorzusehen, so dass dieser bei seinem Verlauf durch diese
hindurch gereinigt wird.
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Die
in den verschiedenen Beispielen der 2, 3 und 4 dargestellte
Vorrichtung verfügt
auch über
eine Verdampfungskammer (11), die mit Abwasser aus einem
Tank (12) gespeist wird, in der aus dem verunreinigten
Wasser ein Dampfstrom erzeugt wird, der wahrscheinlich mittels eines
Gebläses
(15') beschleunigt
und zur Trennvorrichtung (13) getrieben wird. Dort wird
der Dampf gereinigt, wodurch ein gereinigter Wasserstrom entsteht,
der über eine
Ansaugvorrichtung (15) an (wie in 3 gezeigt)
einen Kühler
(18) oder (wie in 4 gezeigt) an
eine Kondensationsvorrichtung getrieben wird oder einfach (wie in 2 gezeigt)
direkt an die Atmosphäre
abgelassen wird.
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Die
Erfindung enthält
einen Tank (14), in der die in der Verdampfungskammer (11)
nicht verdampften Verbindungen gesammelt und somit aus dem Dampf
abgeschieden werden, sowie fakultativ eine herkömmliche Dampfreinigungsvorrichtung
(16).
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Die
Verdampfungskammer (11) besteht aus einem geschlossenen
Raum, in dem eine bestimmte Menge industrieller Abwässer mittels
herkömmlicher Mittel
erwärmt
und unter passenden Druckbedingungen gehalten wird, um eine Wasserverdampfung
bei einer Temperatur von unter 30°C
zu ermöglichen.
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Somit
wird der in der Verdampfungskammer (11) erzeugte Dampf
zunächst
von seinen nicht verdampften dichten Verbindungen getrennt, die
in einem Tank (14) gesammelt werden. Anschließend werden
in der Trennvorrichtung (1) die übriggebliebenen Verbindungen – deren
Dampfdruck geringfügig höher ist
als Wasserdampf – eliminiert,
und die im Dampfstrom mitgeführten
kleinen Feststoffteilchen bleiben am tafelförmigen Körper (3) haften und
können
abgeführt
werden (8).
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Es
ist erwähnenswert,
dass es sich bei der Erfindung um ein System handelt, das zur Regulierung
des pH-Werts ohne Zugabe chemischer Produkte in der Lage ist, da
bei ihr die Regulierung des pH-Werts und die Eliminierung von Schadstoffgas
lediglich durch mechanische Mittel erfolgen.