NO143369B

NO143369B - APPARATUS FOR SEALING OIL FROM WATER POLLUTANTS WITH OIL

Info

Publication number: NO143369B
Application number: NO753772A
Authority: NO
Inventors: Michael Peter Broadribb; Robert Chalmers Pitkethly; Michael Wilfred Tideswell
Original assignee: British Petroleum Co
Priority date: 1974-11-26
Filing date: 1975-11-11
Publication date: 1980-10-20
Also published as: FR2292676A1; NO753772L; DE2551416A1; NL7513567A; NO143369C; JPS5173674A; SE7513220L

Description

Oppfinnelsen vedrører et apparat for fjerning av olje The invention relates to an apparatus for removing oil

fra vann som er forurenset med olje, hvor det føres en foruren- from water that is contaminated with oil, where a contaminated

set vannstrøm gjennom flere renselag som inneholder faste partikler på en slik måte at oljen koalesceres og en oljefase og en vannfase blir dannet, hvilket apparat omfatter en beholder med innløp og utløp og renselagene plassert mellom plater med gjennomføringer og med en utfellingssone anordnet etter det siste i strømningsretning for væsken gjennom beholderen, hvor- set water flow through several cleaning layers containing solid particles in such a way that the oil coalesces and an oil phase and a water phase are formed, which apparatus comprises a container with inlet and outlet and the cleaning layers placed between plates with penetrations and with a precipitation zone arranged after the last in direction of flow of the liquid through the container, where-

ved lagene og utfellingssonen er plassert på linje med hverand- at the layers and the precipitation zone are placed in line with each other

re på en slik måte at strømningsretningen for vannstrømmen ikke forandres. re in such a way that the flow direction of the water flow does not change.

Et apparat av denne type er kjent fra DE-AS 2026770. An apparatus of this type is known from DE-AS 2026770.

Ved driftsforhold hvor oljeforurensingsvannet frem-bringes som et avløp, f. eks. ved spyling av tanker og i olje-raffinerier hvor det benyttes betydelige mengder vann, f. eks. In operating conditions where the oil pollution water is produced as a drain, e.g. when flushing tanks and in oil refineries where significant amounts of water are used, e.g.

som kjølevann, blir vannet ofte tatt fra nærliggende naturlige eller kunstige vannkilder, f. eks. elver eller kanaler. Etter bruk blir avløpsvannet til sist returnert til en naturlig vannkilde. Før tilbakeføringen av avløpsvannet til en vannkilde .eller ved anbringelsen av det i et kloakkanlegg, blir den forurensede olje fjernet. Inntil nu er avløpsvannet blitt renset ved en fremgangsmåte som innbefatter føringen av avløpsvannet gjennom sandlag for å separere ut råpetroleum eller petroleumsprodukter . as cooling water, the water is often taken from nearby natural or artificial water sources, e.g. rivers or canals. After use, the waste water is finally returned to a natural water source. Before returning the waste water to a water source or placing it in a sewage system, the contaminated oil is removed. Up until now, the waste water has been purified by a method which includes passing the waste water through layers of sand to separate out crude petroleum or petroleum products.

Foreliggende oppfinnelse har til hensikt å tilveie-bringe et forbedret apparat for fjerning av råpetroleum, petroleumsprodukter eller andre dispergerte vannuløselige organiske forbindelser, i det følgende omtalt som olje, fra forurenset avløpsvann. The purpose of the present invention is to provide an improved apparatus for removing crude petroleum, petroleum products or other dispersed water-insoluble organic compounds, hereinafter referred to as oil, from polluted waste water.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt et apparat som omfatter en beholder med innløp og utløp og renselagene plassert mellom plater med gjennomføringer og med en utfellingssone anordnet etter det siste i strømningsretning for væsken gjennom beholderen, hvorved lagene og utfellingssonen er plassert på linje med hverandre på en slik måte at strømnings-retningen for vannstrømmen ikke forandres, hvilket apparat er kjennetegnet ved at lagene som bevirker koalescering er anordnet med avstand fra hverandre og at disse omfatter partikler med partikkelstørrelse i området 0,1 - 3,0 mm, hvorved partiklene er anordnet mellom plater av et filtreringsmateriale og lagene har en tykkelse på minst 5 mm. According to the present invention, an apparatus is provided which comprises a container with inlet and outlet and the cleaning layers placed between plates with penetrations and with a precipitation zone arranged after the latter in the direction of flow of the liquid through the container, whereby the layers and the precipitation zone are placed in line with each other on a in such a way that the flow direction of the water stream does not change, which device is characterized by the fact that the layers which cause coalescence are arranged at a distance from each other and that these comprise particles with a particle size in the range of 0.1 - 3.0 mm, whereby the particles are arranged between plates of a filtering material and the layers have a thickness of at least 5 mm.

Etter å ha passert gjennom renselagene tillates strømmen fortrinnsvis å stoppe opp for en kortere periode for å tillate koalescerte oljedråper og vann å adskille seg. After passing through the cleaning layers, the flow is preferably allowed to stop for a short period of time to allow coalesced oil droplets and water to separate.

Fortrinnsvis er retningen for vannstrømmen gjennom lagene gitt en vinkel i forhold til lagene slik at det forurensede vann strømmer gjennom lagene i en retning som er forskjell lig fra den som de 'koalescerte oljedråper beveges under påvirk-ning av tyngdekraften. Preferably, the direction of the water flow through the layers is given an angle in relation to the layers so that the contaminated water flows through the layers in a direction different from that in which the coalesced oil droplets move under the influence of gravity.

Mest fordelaktig er retningen for vannstrømmen horisontal, og lagene er anordnet vertikalt. Most advantageously, the direction of the water flow is horizontal, and the layers are arranged vertically.

Strømningshastigheten bør tilpasses til partikkel-størrelsen i lagene og tverrsnittsflaten for lagene, slik at det dannes noe turbulens i væsken når den strømmer gjennom lagene, men ikke tilstrekkelig turbulens til å hindre utfellelsen av en oljefilm på de faste partikler og heller ikke så sterk turbulens at en utfelt film rives av. Dette fremmer bevegelsen for oljedråpene over strømningslinjene i vindingspassasjene mellom partiklene i lagene, slik at de vil støte mot oljefilmen på partiklene og med hverandre. Den første prosess oppfanger olje som kan oppsamles, og den siste prosess fører til en økning i størrelsen for dråpene. Hvis vannhastigheten er for stor, vil imidlertid den derav resulterende økende turbulens stryke av oljefilmen fra partiklene og bryte opp oljedråper og derved re-versere de ovenfor nevnte effekter. The flow rate should be adapted to the particle size in the layers and the cross-sectional area of the layers, so that some turbulence is formed in the liquid as it flows through the layers, but not sufficient turbulence to prevent the deposition of an oil film on the solid particles and also not so strong turbulence that a deposited film is torn off. This promotes the movement of the oil droplets across the flow lines in the winding passages between the particles in the layers so that they will impinge on the oil film on the particles and with each other. The first process captures oil that can be collected, and the last process leads to an increase in the size of the droplets. If the water velocity is too great, however, the resulting increasing turbulence will wipe off the oil film from the particles and break up oil droplets, thereby reversing the above-mentioned effects.

Den optimale strømningshastighet kan velges for gitte lagdimensjoner og partikkelstørrelser i lagene. Vanligvis vil de hydrauliske belastninger være i størrelse på 15 - 50 m 3 /m 2/ time. Informasjon om partikkelstørrelsen finnes nedenfor. The optimum flow rate can be selected for given layer dimensions and particle sizes in the layers. Usually the hydraulic loads will be in the range of 15 - 50 m 3 /m 2 / hour. Information on the particle size can be found below.

Apparatet ifølge oppfinnelsen er særlig egnet for behandling av vann som er relativt fri for suspenderte faste partikler. Hvis det er suspenderte faste stoffer tilstede, kan disse påvirke separeringen av olje og vann og bør fjernes på forhånd. The apparatus according to the invention is particularly suitable for treating water which is relatively free of suspended solid particles. If suspended solids are present, these may affect the separation of oil and water and should be removed beforehand.

Fortrinnsvis er det to utløp fra utfellingssonen, slik at det kan føres ut separate olje- og vannstrømmer. Preferably, there are two outlets from the precipitation zone, so that separate oil and water streams can be discharged.

Hvis faste stoffer er suspendert i strømmen, kan det av ovenfor angitte grunner anordnes et filter foran beholderen. If solids are suspended in the stream, a filter can be arranged in front of the container for the reasons stated above.

Filtret fjerner fortrinnsvis suspenderte faste stoffer over en gjennomsnittlig partikkelstørrelse på 50 mikron, og fordelaktig over 10 mikron. I noen tilfeller er filtre som The filter preferably removes suspended solids above an average particle size of 50 microns, and advantageously above 10 microns. In some cases, filters such as

fjerner partikler over en størrelse på ca. 1 mikron mest foretrukket . removes particles over a size of approx. 1 micron most preferred.

Foreliggende oppfinnelse er særlig egnet for fjerning av råpetroleum og petroleumsprodukter fra tankspylinger og av-løpsvann. Vanligvis inneholder avløpsvann fra tankspylinger og raffinerier mellom 5 og 750 mg råpetroleum eller petroleumsprodukter pr. kg. vann. The present invention is particularly suitable for removing crude petroleum and petroleum products from tank flushing and waste water. Wastewater from tank flushing and refineries usually contains between 5 and 750 mg of crude petroleum or petroleum products per kg. water.

Vanligvis er mengden av suspenderte faste stoffer i vann meget variabel og typiske raffineri- og skipsvannavløp inneholder 10 - 500 ppm suspenderte faste stoffer. Generally, the amount of suspended solids in water is highly variable and typical refinery and ship water effluents contain 10 - 500 ppm suspended solids.

Vanlige filtertyper kan benyttes, og egnede filtre innbefatter slike hvor filtermaterialet er bomull, viskose, ny-lon, polyester eller andre stoffmaterialer, glassull med eller uten harpiksbelegg, harpiksimpregnert papir, rustfritt stål-trådgitter og polytetrafluoretylen-belagt trdågitter. Et filter med en finere grad av faste partikler som benyttes i renselagene kan også benyttes. En foretrukket filtertype er en i hvilken fibrene er plassert i en vinkel i forhold til hverandre for dannelsen av et nettverk av fibre med rommene mellom dem i krevet størrelse. Common filter types can be used, and suitable filters include those where the filter material is cotton, viscose, nylon, polyester or other fabric materials, glass wool with or without resin coating, resin-impregnated paper, stainless steel wire mesh and polytetrafluoroethylene-coated wire mesh. A filter with a finer degree of solid particles that is used in the cleaning layers can also be used. A preferred type of filter is one in which the fibers are placed at an angle to each other to form a network of fibers with the spaces between them of the required size.

Materialer som kan benyttes i partikkelform i renselagene innbefatter antrasitt, trekull, polystyren, polyetylen og polypropylen. Vermikulitt og avrundet filtersand kan også - benyttes. Ytelsen til de sistnevnte kan i enkelte tilfeller forbedres ved behandling for å gjøre dem oleofile, f. eks. med en silikonolje. Materials that can be used in particulate form in the cleaning layers include anthracite, charcoal, polystyrene, polyethylene and polypropylene. Vermiculite and rounded filter sand can also - be used. The performance of the latter can in some cases be improved by treatment to make them oleophilic, e.g. with a silicone oil.

Som tidligere anført er det et forhold mellom størr-elsen for partiklene i renselagene og strømningshastigheten for vannet gjennom dem. Spesielt bør partikkelstørrelsen være i området 0,1 - 3,0 mm. As previously stated, there is a relationship between the size of the particles in the cleaning layers and the flow rate of the water through them. In particular, the particle size should be in the range 0.1 - 3.0 mm.

Lagene har fortrinnsvis en tykkelse i området 5 - 300 mm. The layers preferably have a thickness in the range 5 - 300 mm.

Lagene har fortrinnsvis et forhold mellom tykkelse og bredde (diameter) i området mellom 1 : 50 og 10 : 1, fortrinnsvis 1 : 10-2 : 1. The layers preferably have a ratio between thickness and width (diameter) in the range between 1:50 and 10:1, preferably 1:10-2:1.

Partiklene holdes på plass av plater med kanaler i retningen for den forurensede vannstrøm. Et eksempel på en egnet utforming er at partiklene holdes i et vertikalt anordnet lag, dvs. med flaten til laget vendt i en horisontal retning mellom perforerte plater, f. eks. av trådduk. Det forurensede vann føres gjennom laget under trykk. Fortrinnsvis er en serie lag anordnet etter hverandre, og rommet mellom lagene er minst 10 mm eller mellom 0,5 og 10 ganger den maksimale bredde (diameter) for laget. The particles are held in place by plates with channels in the direction of the polluted water flow. An example of a suitable design is that the particles are held in a vertically arranged layer, i.e. with the surface of the layer facing in a horizontal direction between perforated plates, e.g. of wire cloth. The contaminated water is passed through the layer under pressure. Preferably, a series of layers are arranged one after the other, and the space between the layers is at least 10 mm or between 0.5 and 10 times the maximum width (diameter) of the layer.

Oljedråpene i det forurensede vann koalescerer og separeres ut. Denne koalescering som etterfølges av separering av oljen muliggjør at oljen separeres fra det oljeforurensede vann hår partiklene er mettet med olje. Hvis partiklene er brennbare, kan de eventuelt fjernes ved brenning. The oil droplets in the polluted water coalesce and separate out. This coalescence followed by separation of the oil enables the oil to be separated from the oil-contaminated water when the particles are saturated with oil. If the particles are combustible, they can possibly be removed by burning.

Oppfinnelsen skal i det følgende nærmere forklares ved hjelp av et utførelseseksempel som er fremstilt på tegnin-gen . In the following, the invention will be explained in more detail with the help of an embodiment shown in the drawing.

På fig. 1 er det vist et apparat som omfatter en rør-formet beholder 1 som har tre renselag 2, 3 og 4. Hvert lag består av antrasittpartikler med størrelse 0,6 - 1,2 mm som holdes mellom to stykker trådduk som virker som endeplater for å danne en tråddukpakke som inneholder antrasitt. Det er et innløp 9 til røret. Til enden av røret 1 er det festet et ut-fellingskammer med utløp 10 og 11. In fig. 1 shows an apparatus comprising a tube-shaped container 1 which has three cleaning layers 2, 3 and 4. Each layer consists of anthracite particles with a size of 0.6 - 1.2 mm which are held between two pieces of wire cloth which act as end plates for to form a wire cloth package containing anthracite. There is an inlet 9 to the pipe. A precipitation chamber with outlets 10 and 11 is attached to the end of pipe 1.

Diameteren for røret 1 er 7,5 cm, lengden Y er The diameter of pipe 1 is 7.5 cm, the length Y is

30 cm, og det er 18 mm avstand mellom lagene. Hvert lag er 30 cm, and there is an 18 mm distance between the layers. Each layer is

18 mm tykt. 18 mm thick.

Apparatet som er vist på fig. 2 svarer til apparatet på fig. 1 med tillegg av et forfilter 12. The apparatus shown in fig. 2 corresponds to the device in fig. 1 with the addition of a pre-filter 12.

Filtret 12 er fremstilt av celluloseacetatfibre som er viklet rundt en polypropylenkjerne. Det fjerner faste partikler med gjennomsnittlig diameter over 5,0 mikron. The filter 12 is made of cellulose acetate fibers which are wound around a polypropylene core. It removes solid particles with an average diameter greater than 5.0 microns.

Oppfinnelsen er videre illustrert ved hjelp av ek-sempler. Eksemplene 2, 3 og 5 er sammenligningseksempler. The invention is further illustrated by means of examples. Examples 2, 3 and 5 are comparative examples.

Eksempel 1 Example 1

Vann forurenset med olje ble fremstilt ved å dosere råpetroleum inn i ledningsvann fra Sunbury som praktisk talt ikke inneholder noen fast partikler, og oljen ble dispergert ved å føre blandingen gjennom en homogenisator for å danne en oljedispersjon med dråper i størrelse mellom 1 og 2o mikron, idet hovedparten lå i området 5 - 10 mikron. Oljeinnholdet var ca. 120 ppm. Oil-contaminated water was produced by dosing crude petroleum into Sunbury tap water which contains virtually no solid particles, and the oil was dispersed by passing the mixture through a homogenizer to form an oil dispersion with droplets between 1 and 2o microns in size, with the majority being in the range of 5 - 10 microns. The oil content was approx. 120 ppm.

Det således fremstilte forurensede vann ble ført gjennom apparatet ved en hydraulisk belastning på 38 nr/m pr. time i 48 timer. Antrasittpartiklene ble så fjernet og oljen i dem ble gjenvunnet og veiet. The polluted water produced in this way was passed through the device at a hydraulic load of 38 nr/m per hour for 48 hours. The anthracite particles were then removed and the oil in them recovered and weighed.

Resultatene er vist i tabell 1. The results are shown in table 1.

I eksempel 1 ble det nedstrøms gravitasjonsutfell-ingstrinn utført.på bare 2k sekunder. Dette eksempel demonstrerer koaleskeringsevnen for antrasittpartiklene i tillegg til filtreringen og adsorbsjonen. In Example 1, the downstream gravity precipitation step was performed in only 2k seconds. This example demonstrates the coalescing ability of the anthracite particles in addition to the filtration and adsorption.

Eksempel 2 Example 2

Eksempel 1 ble gjentatt ved benyttelsen av trådduk-pakker som ikke holdt noen partikler for å bestemme koalesker-ingsvirkningen for bare trådduken. Resultatene er vist i tabell 2. Example 1 was repeated using wire cloth packages that did not hold any particles to determine the coalescing effect of the wire cloth alone. The results are shown in table 2.

Eksempel 3 Example 3

Apparatet som er vist på fig. 1 ble bygget opp med innløpet 9 rettet oppover og bare ett renselag ble benyttet. Forurenset vann ble fremstilt som i eksempel 1 og ble ført ned gjennom apparatet og etter 48 timer ble antrasittpartiklene fjernet og olje på partiklene fjernet og veiet. Resultatene er vist i tabell 3» The apparatus shown in fig. 1 was built up with the inlet 9 directed upwards and only one cleaning layer was used. Contaminated water was prepared as in example 1 and passed down through the apparatus and after 48 hours the anthracite particles were removed and oil on the particles removed and weighed. The results are shown in table 3»

I eksempel 3 var det ikke noe gravitasjonsutfellings-trinn. Dette eksempel demonstrerer filtrerings- og adsorbsjons-evnen for antrasittpartiklene. In Example 3 there was no gravity precipitation step. This example demonstrates the filtration and adsorption capacity of the anthracite particles.

Som det fremgår av eksempel 1 og 2 er virkningen av trådduken som en separator for olje og vann meget liten. Selv om såvel i eksempel 1 som i eksempel 3 antrasittpartiklene blir mettet med olje, hadde lagene i det førstnevnte tilfelle fremmet separeringen av en meget større mengde olje (kolonne E) selv på en kort (24 sekunder), utfellingstid. As can be seen from examples 1 and 2, the effect of the wire cloth as a separator for oil and water is very small. Although in example 1 as well as in example 3 the anthracite particles are saturated with oil, in the former case the layers had promoted the separation of a much larger amount of oil (column E) even in a short (24 seconds) precipitation time.

Eksempel 4 Example 4

Apparatet som er vist på fig. 2 ble benyttet. The apparatus shown in fig. 2 was used.

Vann forurenset med olje ble fremstilt ved dosering av råpetroleum inn i ledningsvann fra Epsom som inneholder faste partikler, og oljen ble dispergert ved å føre blandingen gjennom en homogenisator for å danne en oljedispersjon av dråper i størrelse mellom ca. 1 og 20 mikron, idet hovedmengden lå i området 5-10 mikron. 01jeinnholdet var ca. 50 ppm. Water contaminated with oil was prepared by dosing crude petroleum into tap water from Epsom containing solid particles, and the oil was dispersed by passing the mixture through a homogenizer to form an oil dispersion of droplets ranging in size from approx. 1 and 20 microns, the main amount being in the range of 5-10 microns. 01je content was approx. 50 ppm.

To gjennomganger ble utført ved bruk av det ovenfor nevnte apparat. I den første gjennomgang var konsentrasjonen av olje i vann 50 ppm, og når en jevn tilstand ble oppnådd ved 80 % oljeseparasjonseffektivitet, var oljeinnholdet i utløps-vannet falt til 10 ppm. Når filtret 12 ble koblet ut, falt effektiviteten til 55 % etter en dag. Etter to dager var effektiviteten ikke falt ytterligere. Two reviews were carried out using the above-mentioned apparatus. In the first run, the concentration of oil in water was 50 ppm, and when a steady state was achieved at 80% oil separation efficiency, the oil content in the effluent water had dropped to 10 ppm. When the filter 12 was disconnected, the efficiency dropped to 55% after one day. After two days, the effectiveness had not fallen further.

' Eksempel 5 ' Example 5

I den andre gjennomgang ble forsøket påbegynt til å begynne med uten filtret 12, og oljeinnholdet for vannutløpet var 4 0 ppm (20 % effektivitet). Filtret ble så tilkoblet, og effektiviteten steg til 45 % en dag etter tilkoblingen, til .65 % to dager etter tilkoblingen, og effektiviteten økte frem-deles da forsøket ble avsluttet etter to dager. In the second run, the experiment was initially started without the filter 12, and the water outlet oil content was 40 ppm (20% efficiency). The filter was then connected, and the efficiency rose to 45% one day after connection, to .65% two days after connection, and the efficiency was still increasing when the experiment was terminated after two days.

Claims

Apparatus for separating oil from water which is contaminated with oil, where a contaminated water flow is passed through several cleaning layers containing solid particles in such a way that the oil coalesces and an oil phase and a water phase are formed, which apparatus comprises a container (1) with inlet (9) and outlet (10) . the flow direction of the water flow does not change, characterized by the fact that the layers (2, 3, 4) which cause coalescence are arranged at a distance from each other and that these comprise particles with a particle size in the range of 0.1 - 3.0 mm, whereby the particles are arranged between plates of a filtering material, and the layers have a thickness of at least 5 mm.