NO329010B1 - Lavtrykks anlegg for behandling av industrielt avfallsvann - Google Patents

Description

Beskrivelse

Den foreliggende oppfinnelse vedrører behandling av industrielt avfall, og mer bestemt et lavtrykks anlegg for behandling av industrielt avfallsvann omfattende et flertall lavtrykks vakuum fordampere.

Prosessen med fordamping ved lavt trykk har blitt benyttet innenfor avfalls-industrien i mange år, og har den særlige fordel at den er i stand til å behandle vandige avfallsstrømmer hvor sammensetningen av disse strømmene kan variere fra tid til annen. Andre sammensetninger som skal behandles kan være i form av emulgerte materialer, dvs. løsemidler og oljer, som gjør kjemiske teknologier og andre fysiske metodologier for separasjon ueffektive.

Selv om teknologi med fordamping ved lavt trykk er robust, er anlegget basert på høytrykksdamp som et fordampningsmedium, og ettersom frembringelsen av dampen er relativt kostbar, er slike anlegg kostbare å operere.

Målavfallet som skal behandles, oljeholdig tilsmusset vann, er et oljeemul-sjonsavfall som dannes av oljeraffineringsindustrien, hvor det er ekstremt store variasjoner i det som strømmer ut og forholdsvis store volumer av oljeholdig tilsmusset vann som krever behandling. Teknikken som brukes ved kjent teknologi er meget grunnleggende ved at separasjonen er basert på vann som har en lavere fordampningstemperatur enn olje. Vannet fordamper derfor før oljen som er bundet i avfallsstrømmen når avfallet utsettes for den passende varmekilde. Oljeholdig tilsmusset vann kommer fra et mangfold av kilder, inkludert raffinering av brukt smøreolje, overvann, avløp fra industristeder og bilparkeringsplasser, gårds-plasser for bilverksteder, prosedyrer for rengjøring av tanker og bunnvann fra skip. Typer av olje som finnes i dette vannet varierer fra uløselige hydrauliske oljer, rå-oljer og bunkersoljer til oljer som inneholder hele pakker av additiver og andre som inneholder detergenter og såper.

Det som strømmer ut vil generelt også inneholde spor av tungmetaller, særlig bly, tinn, sink, silisium, jern og aluminium. I ionisk form virker disse metallene som emulgeringsmidler som er kjent som hydrofile kolloider. Generelt vil smuss, sand og slam fra de forskjellige kildene være åpenbare for det nakne øyet, og det er ikke uvanlig å finne et mangfold av løsemidler av forskjellig slag.

Fra GB 1,153,318 fremgår det en fremgangsmåte og anordning for fordamping av væsker med en fordamper med en kurvet bane, et hus, et innløp, et avløp, et utløp og en væskeoppfangningsplate.

Den foreliggende oppfinnelse er rettet mot å tilveiebringe en mer effektiv måte til separasjon av olje og vann.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt et lavtrykks anlegg for behandling av industrielt avfallsvann. Anlegget omfatter et flertall lavtrykks vakuum fordampere. Hver fordamper har en bueformet bane som er avgrenset av et hus. Avfallsfluid kommer inn i fordamperen gjennom en innløps-port. Under bruk passerer kondensat gjennom et avløp under banen. Fordampet fluid trekkes gjennom et utløp. En serie finner med tverrsnitt som en langstrakt bærevinge er plassert i den tiltenkte strømningsretning rundt banen, og har en utstrekning over banen. Fluid fra fordampernes utløp mates til et flertall varmevekslere og kondensatorer.

Videre kan oppfinnelsen vedrøre en fordamper til bruk ved behandling av industrielt avfall, omfattende: en bueformet bane som er avgrenset av et hus; en innløpsport som avfallsfluid kommer inn i fordamperen gjennom; et avløp under banen som et kondensat passerer gjennom i bruk; et utløp for å trekke ut fordampet fluid; og en serie av finner med tverrsnitt som en langstrakt bærevinge i den tiltenkte strømningsretning rundt banen og med utstrekning over banen.

Banen kan fortrinnsvis være hovedsakelig horisontal. Finnene er fortrinnsvis hovedsakelig vertikale.

Finnene kan være anordnet parallelt med tangenten for kurven for huset, eller alternativt, og særlig hvis det forefinnes et stort antall finner, kan de være skråstilt i en vinkel i forhold til dens lineære strømningslinje for kondensatet, ideelt i 12°, for å redusere virkningene av turbulens fra den bakre kant av en finne, hvilket påvirker strømningen over en etterfølgende finne.

Innløpsporten kan være tangential, og avløpet kan være konisk. Innløps-porten kan være forsynt med et halsparti som kan ha en redusert diameter, fortrinnsvis ca. 10%, for å øke hastigheten av fluidet som kommer inn i fordamperen. Huset kan være dannet av et hydrofilt materiale, fortrinnsvis et metall. Videre kan banens kurve tegne en fullstendig vinning i en spiral.

Finnene kan ha riller for å hjelpe strømmen av kondensat.

Fordamperen vil fortrinnsvis danne en del av et anlegg for behandling av industrielt avfallsvann.

Trekkene ved den foreliggende oppfinnelse vil nå bli videre beskrevet med henvisning til tegningene, hvor: Figur 1 viser et skjematisk sideriss av en fordamper i henhold til den foreliggende oppfinnelse; Figur 2 viser et skjematisk riss ovenfra av en fordamper i henhold til den foreliggende oppfinnelse; Figur 3 viser et skjematisk sideriss av en finne; Figur 4 viser et riss ovenfra av en seksjon av banen inne i fordamperen, og viser skjematisk fluidstrømningen rundt en finne; og Figur 5 viser tre fordampere i henhold til den foreliggende oppfinnelse i en skjematisk representasjon av et anlegg for behandling av industrielt avfall. Figur 1 viser en fordamper 1 ifølge den foreliggende oppfinnelse. Figur 2 viser et riss ovenfra av den samme. Fordamperen 1 omfatter en mantel 2, en inn-løpsport 3, et avløp 4 og et utløp 5. Inne i mantelen 2 er det et hus 12 som inne-lukker en serie av finner 6, som i dette eksemplet strekker seg hovedsakelig vertikalt inne i huset 12. Finnene 6 kan være forskjøvet fra vertikalen, men den mest effektive drenering skjer når de er vertikale. Avstanden mellom den bakre kant av en finne 6 og den fremre kant av den neste er fortrinnsvis 1,5 ganger korden (avstanden mellom den fremre og bakre kant på en enkelt finne) for finnen 6. I en foretrukket utførelse er videre lengden av de fremre og bakre kanter fortrinnsvis det dobbelte av lengden av korden for finnen 6.1 bruk kommer avfallsfluidet 7 inn i fordamperen 1 gjennom innløpsporten 3. Fluidet 7 er en kombinasjon av vann, damp og forskjellige oljeprodukter som kan være mer eller mindre emulgert sam-men med detergenter, oppløste flyktige organiske forbindelser, smuss og sand. Fluidet 7 akselereres rundt en bueformet bane 8 som er avgrenset av huset 12. Hastigheten til det innkommende fluid 7 kan økes ved en avsmalning av et halsparti (ikke vist) i innløpsporten 3. Finnene 6 er anordnet i banen 8 for å forstyrre fluidstrømningen. Når bevegelsen av fluidet 7 forstyrres av finnene 6 kondenserer forskjellige dråper på finnene 6. Disse dråpene er generelt noen av de større olje-dråpene, såvel som vann, og noe oppløste flyktige organiske forbindelser. Alle

dråper som kondenserer på finnene 6 renner deretter ned finnene 6 for å passere gjennom avløpet 4. Banen 8 tegner ca. en vinding i en spiral, og utløpet 5 er i dette eksempel posisjonert vertikalt over enden av banen 8. Utløpet 5 evakueres ved tilveiebringelsen av en vakuumpumpe (ikke vist), og trekker det fordampede fluid ut av fordamperen 1. Vakuumpumpen trekker også fluidet 7 gjennom fordamperen 1.

Hver av finnene 6 har et bærevinge-tverrsnitt, og er vist på figur 3. Når fluidet 7 kommer i kontakt med den fremre kant 9 av finnen 6, bringes det til å stoppe øyeblikkelig, og det dannes et stagnasjonspunkt, hvor trykket er høyere enn et hvilket som helst sted ellers i banen 8. Fluidet 7 må deretter gå bort fra sin opprin-nelige bane for å unngå finnen.

Når fluidet 7 passerer rundt finnen 6, forsøker områdene av fluidet som er nærmest finnen å opprettholde den samme hastighet som hoveddelen av fluidet, dvs. det fluidet som befinner seg i en avstand fra finnen. Ettersom de deler av fluidet som er nærmest finnen må bevege seg over større avstand, bringes de til å akselerere, slik at det dannes lavtrykksområder på begge sider av finnen 6.

Et grensesjikt, som er et relativt tynt lag av hovedsakelig statisk fluid, dannes tilstøtende finnen 6. Områdene med lavt trykk umiddelbart på utsiden av grensesjiktet bevirker at de uønskede fordampningskomponenter trekkes mot finnen, og, ettersom de er tyngre enn vann og vanligvis har et lavere fordampnings-punkt enn vann, men har en hydrofil natur, henger de fast ved overflaten av finnen 6 og renner deretter ned finnen 6, slik at de passerer gjennom avløpet 4. Fluidet 7, som nå er befridd for den uønskede fordampningskomponent, er nå mindre tett og akselererer derfor når det passerer over det bakre av seksjonen. Det er typisk et marginalt temperatur- og trykktap gjennom systemet.

Finnene 6 kan videre være forsynt med riller (ikke vist) for å fremme passa-sje av kondensatet ned finnene 6. Rillene kan gå i en spiralform som fører ned, bort fra den fremre kant 9, mot den bakre kant 11.1 et eksempel på den foreliggende oppfinnelse er det 36 finner anordnet i 3 ringer på 12 finner, selv om man kan tenke seg andre konfigurasjoner og antall av finner 6.

Figur 5 viser en skjematisk representasjon av et lavtrykks anlegg for behandling av industrielt avfall hvor fordamperne ifølge den foreliggende oppfinnelse kan brukes. Fluidtilførselen 20 kommer inn i systemet fra kundens oppholdstank

(ikke vist) og passerer gjennom en serie av kurvfiltre 21 før det kommer inn i en lagringstank 22 for tilførsel. Derfra passerer fluidet gjennom et papirbåndfilter 23 som reduserer de suspenderte faststoffer til typisk de som er mindre enn 5 um. Tilførselen går deretter gjennom et mediasjikt 24 av KALPAC, som er en bentonitt-leirematriks som fjerner noe av den frie olje og flyktige organiske forbindelser og metaller i ionisk form.

Etter mediasjiktet 24 kommer tilførselen inn i en serie på tre lavtrykks vaku-umfordampere 25, 26, 27 i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Temperatur-ene i fluidet i fordamperne 25, 26 og 27 er typisk 104 °C, 84 °C henholdsvis 64 °C. Blandingen av olje/vann som forlater fordamperen blir deretter samlet opp i en tank, og tilføres til to skrapeveggsfordampere 28, 29, i hvilke fluidet ytterligere kon-sentreres til ca. 80-90% olje. Dette kan returneres til kunden for gjenbruk i deres prosesser.

Fluidet som fjernes fra fordamperne 25, 26, 27 via utløpene 5 tilføres gjennom varmevekslere og kondensatorer 30, hvilket sørger for at den lille mengde av flyktige organiske forbindelser som vil ha unnsluppet fra fordamperne inn i fluidet kan fjernes. Varmevekslerne og kondensatorene som vist er fortrinnsvis anordnet i en stående posisjon med kanalene i varmevekslingselementene anordnet vertikalt, for å muliggjøre enkel rengjøring av elementene. Dette fluidet blir deretter overført til poleringsmedia, hvilket omfatter to tanker 32, 33. Tanken 32 omfatter et sjikt som er dannet av KALPAC, hvilket kan absorbere et hvilket som helst hydro-karbon og flyktige organiske forbindelser som kan være igjen i hoveddelen av volumet. Dette pumpes deretter gjennom den annen tank 33 som inneholder en GAC matriks (karbon) som en sikkerhet før det passerer gjennom en ultrafiolett sterili-seringsenhet (ikke vist) som er innsatt i linjen. Hoveddelen av volumet kan deretter lagres i en oppholdstank 35 før det tømmes eller brukes på ny.

Claims (11)

1. Lavtrykks anlegg for behandling av industrielt avfallsvann omfattende et flertall lavtrykks vakuum fordampere (1) der hver fordamper har en bueformet bane (8) som er avgrenset av et hus (12); en innløpsport (3) som avfallsfluid (7) kommer inn i fordamperen (1) gjennom; et avløp (4) under banen (8), gjennom hvilket et kondensat passerer under bruk; et utløp (5) for å trekke fordampet fluid gjennom; en serie av finner (6) med tverrsnitt som en langstrakt bærevinge i den tiltenkte strømningsretning rundt banen (8), og med utstrekning over banen (8); og et flertall varmevekslere og kondensatorer (30) som fluid mates til fra fordampernes utløp (5).

2. Anlegg som angitt i krav 1, hvor banen (8) for hver fordamper er hovedsakelig er horisontal.

3. Anlegg som angitt i enten krav 1 eller 2, hvor finnene (6) for hver fordamper hovedsakelige er vertikale.

4. Anlegg som angitt i et av de foregående krav, hvor finnene (6) for hver fordamper er anordnet parallelt med tangenten til kurven for huset (12).

5. Anlegg som angitt i et av de foregående krav, hvor innløpsporten (3) for hver fordamper er tangential.

6. Anlegg som angitt i et av de foregående krav, hvor innløpsporten (3) for hver fordamper inkluderer et avsmalnet halsparti.

7. Anlegg som angitt i et av de foregående krav, hvor avløpet (4) for hver fordamper er konisk.

8. Anlegg som angitt i et av de foregående krav, hvor huset (12) for hver fordamper er dannet av et hydrofilt materiale.

9. Anlegg som angitt i et av de foregående krav, hvor huset (12) for hver fordamper er av metall.

10. Anlegg som angitt i et av de foregående krav, hvor kurven for banen (8) for hver fordamper tegner en fullstendig vinning i en spiral.

11. Anlegg som angitt i et av de foregående krav, hvor finnene (6) for hver fordamper har riller for å hjelpe kondensatstrømmen.