VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR TRENNUNG EMULSIONEN VON PROZESS- UND/ODER ABWASSERMETHOD AND DEVICE FOR SEPARATING EMULSIONS FROM PROCESS AND / OR WASTE WATER
Beschreibung:Description:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung von Prozeß- und/oder Abwasser mit vorgegebener Konzentration an koagulierbaren, hydrophoben Bestandteilen in eine Hydrophobphase und eine Klarphase.The invention relates to a method for separating process and / or waste water with a predetermined concentration of coagulable, hydrophobic constituents into a hydrophobic phase and a clear phase.
Bei Abwässern mit hoher Konzentration an koagulierbaren, hydrophoben Bestandteilen besteht das Problem, daß sich diese Bestandteile bzw. Inhaltstoffe nicht durch übliche Verfahren, wie z. B. Sieben, Filtern oder durch Pressen vom übrigen Abwasser abtrennen lassen. Es ist also keine Phasentrennung in eine Hydrophobphase und eine Klarphase möglich. Dies gilt auch für den Fall, daß mit Flotations- oder Sedimentationsverfahren gearbeitet wird.In the case of waste water with a high concentration of coagulable, hydrophobic constituents, there is the problem that these constituents or constituents cannot be separated by customary processes, such as, for example, B. Sieve, filter or press to separate from the rest of the wastewater. It is therefore not possible to separate the phases into a hydrophobic phase and a clear phase. This also applies in the event that flotation or sedimentation processes are used.
Derartiges gilt insbesondere für bluthaltige Abwässer der Fischmehlindustrie. Solche Abwässer weisen einen Gehalt an organischen Feststoffen von mehr als 3 Gew.-% auf. Schon bei den vorgenannten Konzentrationen besteht keine Möglichkeit (mehr) , durch Flotation oder ähnliche Verfahren die in Rede stehenden Inhaltsstoffe aufzukonzentrieren, damit diese in der Hydrophobphase abgeschöpft werden können.This applies in particular to blood-containing waste water from the fish meal industry. Such waste water has an organic solids content of more than 3% by weight. Even at the aforementioned concentrations, there is no longer a possibility (by means of flotation or similar processes) of concentrating the ingredients in question so that they can be skimmed off in the hydrophobic phase.
Durch die DE-C 30 11 025 ist ein Verfahren zum Abtrennen, ggf. mit Entfetten, von Feststoffen, insbesondere organischen Substanzen, aus Flüssigkeiten bekannt geworden, wobei die Flüssigkeiten durch Wärmeeinwirkung aggregierbare und/oder entwässerbare feste Stoffe enthalten. Im Rahmen des bekannten Verfahrens wird durch Aggregieren von Teilchen in der Flüssigkeit und/oder Vermindern des Wassergehaltes derselben durch Wärmeeinwirkung und dann AbtrennenDE-C 30 11 025 has disclosed a process for separating, if appropriate with degreasing, solids, in particular organic substances, from liquids, the liquids containing solid substances which can be aggregated and / or dewatered by the action of heat. In the known method, by aggregating particles in the liquid and / or reducing the water content thereof by the action of heat and then separating
ERSATZBLATT (REGEL23)
der Teilchen aus der Flüssigkeit und Trocknen gearbeitet. Eine entsprechende Anlage ist mit einem Sammelbehälter, einem Schnellerhitzer sowie einer Wärmebehandlungseinheit ausgerüstet .REPLACEMENT SHEET (RULE 23) the particles worked out of the liquid and drying. A corresponding system is equipped with a collection container, a quick heater and a heat treatment unit.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zur Trennung von Prozeß- und/oder Abwasser mit vorgegebener Konzentration an koagulierbaren, hydrophoben Bestandteilen der eingangs beschriebenen Art anzugeben, welches eine einwandfreie Trennung von Hydrophobphase und Klarphase - auch bei hoher Konzentration an koagulierbaren, hydrophoben organischen Bestandteilen - ermöglicht. Darüber hinaus soll eine besonders geeignete Anlage angegeben werden .The invention is based on the technical problem of specifying a process for the separation of process water and / or waste water with a predetermined concentration of coagulable, hydrophobic constituents of the type described at the outset, which provides a perfect separation of the hydrophobic phase and clear phase - even at a high concentration of coagulable, hydrophobic components organic components - enables. In addition, a particularly suitable system should be specified.
Zur Lösung dieses technischen Problems ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Trennung von Prozeß- und/oder Abwasser mit vorgegebener Konzentration an koagulierbaren, hydrophoben Bestandteilen in eine Hydrophobphase und eine Klarphase mit folgenden Verfahrensschritten:To solve this technical problem, the invention relates to a process for separating process and / or waste water with a predetermined concentration of coagulable, hydrophobic constituents into a hydrophobic phase and a clear phase with the following process steps:
das zu trennende Abwasser wird kopfseitig in einen Behälter, insbesondere Konzentrationstank, eingefüllt und im Bodenbereich als Klarwasser abgezogen;the wastewater to be separated is poured into a container, especially a concentration tank, at the top and drawn off as clear water in the bottom area;
das eingefüllte Abwasser wird fußseitig des Behälters unter Einstellen einer inversen Temperaturschichtung mit zumindest zwei Schichten unterschiedlicher Temperatur im Behälter erwärmt;the filled wastewater is heated on the foot side of the container by setting an inverse temperature stratification with at least two layers of different temperature in the container;
die hydrophoben Bestandteile koagulieren beim Absinken in einer vorgegebenen Koagulations-Schichthöhe und
steigen von dort aus aufgrund des inversen Temperaturgefälles zur oberflächennahen Hydrophobphase auf, wo sie abgeschöpft werden;the hydrophobic components coagulate when sinking in a predetermined coagulation layer height and rise from there due to the inverse temperature gradient to the near-surface hydrophobic phase, where they are skimmed off;
unterhalb der Koagulations-Schichthöhe bildet sich die bodennahe Klarphase aus, welche abgezogen wird.below the coagulation layer height, the clear phase near the ground forms, which is subtracted.
Dabei wird üblicherweise so gearbeitet, daß das Abwasser knapp unterhalb der sich im Behälter einstellenden Ober- fläche eingeleitet wird, und zwar im Rahmen eines gleichmäßigen, nicht turbulenten Stromes. Auch das Klarwasser wird im Bodenbereich gleichmäßig und nicht turbulent abgezogen, um die sich einstellende Temperaturschichtung durch sich bildende Turbulenzen im Behälter nicht zu gefährden.It is usually carried out in such a way that the wastewater is discharged just below the surface in the tank, within the framework of a uniform, non-turbulent flow. The clear water in the bottom area is drawn off evenly and not turbulently, so as not to endanger the temperature stratification that arises due to the turbulence that forms in the tank.
Zur Einstellung der inversen Temperaturschichtung ist eine an den Querschnitt des Behälters angepaßte Heizeinrichtung vorgesehen, welche z. B. mittels Dampf oder elektrischer Energie beheizt wird. In der Regel liegen drei Schichten vor. Dabei wird die inverse Temperaturschichtung im allgemeinen so eingestellt, daß sich in der Schicht unmittelbar oberhalb der Heizeinrichtung Temperaturen zwischen 80 °C bis 95 °C einstellen, im Bereich der Schicht mit der Koagulations-Schichthöhe Temperaturen zwischen 55 °C und 75 °C vorliegen und schließlich in der oberflächennahen Schicht Temperaturen von ca. 30 °C bis 50 °C erreicht werden, wobei die Temperaturschichtung in Abhängigkeit von der Beschaffenheit und Menge des eingefüllten Abwassers und der Koagulationstemperatur der hydrophoben Bestandteile eingestellt wird.
Im einzelnen wird die Temperaturschichtung größtenteils geregelt eingestellt, wobei zumindest die Temperatur einer Schicht und die Menge an zulaufendem Abwasser als Regeleingangsgrößen und die zur Erwärmung der Heizeinrichtung er- forderliche Heizenergie als Stellgröße eingesetzt werden. Eine der Temperaturschichtung entgegenwirkende Konvektion wird vorzugsweise durch in Richtung des Temperaturgefälles der Schichten angeordnete Leitbleche unterbunden.To adjust the inverse temperature stratification, a heater adapted to the cross section of the container is provided, which, for. B. is heated by means of steam or electrical energy. There are usually three layers. The inverse temperature stratification is generally set so that temperatures between 80 ° C. to 95 ° C. are established in the layer immediately above the heating device, temperatures between 55 ° C. and 75 ° C. are present in the area of the layer with the coagulation layer height and Finally, temperatures of approx. 30 ° C to 50 ° C can be reached in the near-surface layer, the temperature stratification being set as a function of the nature and quantity of the waste water introduced and the coagulation temperature of the hydrophobic constituents. In particular, the temperature stratification is largely set in a controlled manner, at least the temperature of a layer and the amount of incoming wastewater being used as control input variables and the heating energy required for heating the heating device being used as a control variable. A convection counteracting the temperature stratification is preferably prevented by baffles arranged in the direction of the temperature gradient of the layers.
Insgesamt ist ein kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Betrieb möglich. Zu diesem Zweck wird mit einem kontinuierlichen Zu- und Ablauf des Abwassers bzw. des Klarwassers oder mit einem entsprechenden diskontinuierlichen Zu- und Ablauf des Abwassers bzw. des Klarwassers im sogenannten "Batch" -Betrieb gearbeitet. Sofern das Abwasser salzhaltig ist, empfiehlt die Erfindung, in den Behälter oberflächennah Süßwasser einzuleiten, um eine Verminderung des Salzgehaltes der Hydrophobphase zu erreichen.Overall, continuous or discontinuous operation is possible. For this purpose, work is carried out with a continuous inflow and outflow of the waste water or clear water or with a corresponding discontinuous inflow and outflow of the waste water or clear water in the so-called "batch" mode. If the wastewater is saline, the invention recommends introducing fresh water into the container near the surface in order to reduce the salt content of the hydrophobic phase.
Die Erfindung geht zunächst einmal von der Erkenntnis aus, daß mit koagulierbaren, hydrophoben, organischen Bestandteilen belastete Abwässer nicht nur die Umwelt schädigen, sondern die vorgenannten organischen Bestandteile vorteilhaft wiedergewonnen werden können. Bei diesen organischen Bestandteilen kann es sich um Proteine handeln, welche bei der Fischmehlerzeugung anfallen. Diese Proteine werden heutzutage praktisch ungeklärt ins Meer geleitet und tragen zu einer nicht unerheblichen Verschmutzung bei. Außerdem gehen sie für eine Weiterverarbeitung unwiederbringbar ver- loren und stellen dementsprechend auch einen wirtschaftlichen Verlust bei der Fischmehlverarbeitung dar.
Die Erfindung hat nun erkannt, daß diese hydrophoben organischen Bestandteile, d. h. nichtlöslichen Sedimente, üblicherweise innerhalb eines bestimmten Temperaturbereiches koagulieren, mit anderen Worten durch physikalisch- chemische Vorgänge in sedimentierbare Niederschläge überführt werden können. Das heißt, die zuvor einstdispersen bis kolloidalen hydrophoben Bestandteile erfahren gleichsam eine Teilchenvergrößerung. Dieser Vorgang der Koagulation erfolgt in einer bestimmten Schicht des Behälters, der Koagulations-Schichthöhe. Bei Proteinen liegt die Koagulationstemperatur, d. h. die Temperatur, bei welcher der vorgenannte Gerinnungs-Prozeß einsetzt, bei ca. 60 °C bis 70 °C.The invention is based first of all on the knowledge that waste water contaminated with coagulable, hydrophobic, organic constituents not only damage the environment, but that the abovementioned organic constituents can be advantageously recovered. These organic components can be proteins that are produced in fish meal production. Nowadays, these proteins are discharged into the sea with virtually no clarification and contribute to a not inconsiderable level of pollution. They are also irretrievably lost for further processing and accordingly represent an economic loss in fish meal processing. The invention has now recognized that these hydrophobic organic constituents, ie insoluble sediments, usually coagulate within a certain temperature range, in other words can be converted into sedimentable precipitates by physicochemical processes. This means that the previously dispersed to colloidal hydrophobic constituents experience, as it were, particle enlargement. This coagulation process takes place in a specific layer of the container, the coagulation layer height. In the case of proteins, the coagulation temperature, ie the temperature at which the aforementioned coagulation process begins, is approximately 60 ° C to 70 ° C.
Das Erhitzen des eingefüllten Abwassers fußseitig des Behälters erfolgt in der Regel mittels Dampfblasen, welche aus der Heizeinrichtung austreten, in dem Behälter aufsteigen und hierbei Energie unter Erwärmung abgeben. Dabei ist die Höhe des Behälters so bemessen, daß die Dampfblasen kopfseitig des Behälters verschwunden bzw. resorbiert oder umgewandelt sind. Durch das kopfseitig eingefüllte (kalte bzw. kältere) Abwasser, das fußseitige Aufheizen und den ständigen Abzug des Abwassers aus dem Bodenbereich wird die gewünschte inverse Temperaturschichtung erreicht, wie mit bezug auf die Figurenbeschreibung noch näher erläutert wird. Mit anderen Worten bildet sich im oberen Bereich des Behälters (kopfseitig) eine relativ kalte Abwasserschicht aus, die ständig mit frischem Wasser versorgt wird. Die darunter liegenden wärmeren Wasserschichten tendieren zwar zum Aufsteigen innerhalb des Behälters durch Konvektion.The filled waste water is generally heated on the foot side of the container by means of steam bubbles which emerge from the heating device, rise in the container and give off energy while heating. The height of the container is dimensioned such that the vapor bubbles have disappeared or been resorbed or converted at the top of the container. The desired inverse temperature stratification is achieved by the (cold or colder) waste water filled in at the head, the heating on the foot side and the constant removal of the waste water from the floor area, as will be explained in more detail with reference to the figure description. In other words, a relatively cold wastewater layer forms in the upper region of the tank (on the head side), which is constantly supplied with fresh water. The warmer water layers underneath tend to rise within the tank through convection.
Dies wird allerdings (zum größten Teil) einerseits durch den Abwasserabzug in der (unter befindlichen, heißen bzw.
warmen) Klarphase und andererseits infolge des (von oben) ständig zulaufenden (kalten) Abwassers derart kompensiert, daß sich die gewünschte Temperaturschichtung einstellt.However, this is (for the most part) due to the waste water discharge in the (below, hot or warm) clear phase and, on the other hand, compensated in such a way as a result of the (cold) wastewater constantly coming in (from above) that the desired temperature stratification occurs.
Bekanntermaßen bestehen Proteinmoleküle aus hunderten bis tausenden Aminosäureresten, welche durch Peptidbindungen aneinandergeknüpft sind. Das heißt, bei Proteinen handelt es sich wie bei Zellulose und Stärke um makromolekulare Naturstoffe mit Molekülmassen zwischen 10.000 und einigen Millionen. Proteine, die vom Wasser aufgenommen werden, bilden kolloide Lösungen, denn die Durchmesser ihrer Moleküle betragen 10 bis 10 cm; dementsprechend diffundieren sie nicht durch eine Membran und können folglich (bis zu einer gewissen Konzentration im Wasser) mittels Membran- filtern ausgesondert werden.As is known, protein molecules consist of hundreds to thousands of amino acid residues which are linked to one another by peptide bonds. This means that, like cellulose and starch, proteins are macromolecular natural substances with molecular weights between 10,000 and several million. Proteins that are absorbed by water form colloidal solutions because the diameter of their molecules is 10 to 10 cm; accordingly, they do not diffuse through a membrane and can therefore be separated out (up to a certain concentration in water) using membrane filters.
Die Erfindung ermöglicht nun eine einwandfreie Trennung in Hydrophobphase und Klarphase. Die Proteine ändern dabei in der Koagulations-Schichthöhe beim Gerinnen oder Koagulieren ihre Struktur sowie ihre chemischen und physikalischenThe invention now enables a perfect separation into the hydrophobic phase and the clear phase. The proteins change their coagulation layer height when they clot or coagulate, their structure and their chemical and physical properties
Eigenschaften und können infolge der inversen Temperaturschichtung oberflächennah im Behälter aufschwimmen. Dieser Flotationsvorgang gelingt ohne die sonst übliche Luft- einblasung einfach dadurch, daß die spezifisch leichter (als das Prozeß- bzw. Abwasser) ausgebildeten hydrophoben suspendierten Teilchen bzw. Flocken zur Hydrophobphase aufsteigen können. Demgegenüber ist ihre Bewegung in entgegengesetzter Richtung gehemmt. Dies läßt sich auf den Energiegewinn der suspendierten Teilchen bzw. Flocken durch Kon- vektion zurückführen.
Im Ergebnis stellt die erfindungsgemäß erreichte inverse Temperaturschichtung in ruhendem Wasser ein metastabiles Gleichgewicht dar, aus welchem heraus die spezifisch leichteren, suspendierten Teilchen bzw. Flocken unter Energiege- winn verbessert aufsteigen können, während ihre Bewegung in entgegengesetzter Richtung gehemmt wird. Hierdurch wird ein Flotationse fekt erreicht, welcher einerseits zu einer verbesserten Aufkonzentrierung der hydrophoben Inhaltsstoffe im Flotat bzw. in der Hydrophobphase führt und andererseits eine scharfe Trennlinie zwischen Flotat bzw. Hydrophobphase und Klar (wasser) phase bedingt. Durch das vorgenannte Verfahrensprinzip wird insbesondere bei Prozeß- bzw. Abwässern mit einem hohen Gehalt an z. B. Blutproteinen gegenüber derzeit üblichen Flotationsverfahren mit beispielsweise chemischer oder thermischer Koagulation eine verbesserte Abtrennung der hydrophoben Bestandteile bei höherem organischen Trockensubstanzgehalt in der organischen Substanz zwischen Klarwasser und Flotat erzielt. Das heißt die abgeschöpfte Hydrophobphase läßt sich zu einer Trockensubstanz weiterverarbeiten, welche einen hohen organischen Gehalt aufweist, folglich für die (Fischmehl-) Weiterverarbeitung besonders geeignet ist. - Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung, welche sich zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens besonders eignet und in den Ansprü- chen 10 bis 17 beschrieben wird.Properties and can float close to the surface in the container due to the inverse temperature stratification. This flotation process succeeds without the usual air injection simply because the hydrophobic suspended particles or flakes, which are specifically lighter (than the process or waste water), can rise to the hydrophobic phase. In contrast, their movement in the opposite direction is inhibited. This can be attributed to the energy gain of the suspended particles or flakes by convection. As a result, the inverse temperature stratification achieved according to the invention in still water represents a metastable equilibrium, from which the specifically lighter, suspended particles or flakes can rise in an improved manner while gaining energy, while their movement is inhibited in the opposite direction. This results in a flotation effect which, on the one hand, leads to an improved concentration of the hydrophobic constituents in the flotate or in the hydrophobic phase and, on the other hand, requires a sharp dividing line between the flotate or hydrophobic phase and the clear (water) phase. Due to the above-mentioned principle of the process, especially with process or waste water with a high content of e.g. B. blood proteins compared to currently conventional flotation processes with, for example, chemical or thermal coagulation, an improved separation of the hydrophobic constituents at a higher organic dry matter content in the organic substance between clear water and flotate is achieved. This means that the skimmed off hydrophobic phase can be processed further to a dry substance which has a high organic content and is therefore particularly suitable for (fish meal) processing. The invention also relates to a device which is particularly suitable for carrying out the method described and is described in claims 10 to 17.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:In the following, the invention is explained in more detail with reference to a drawing showing only one embodiment; show it:
Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung und
Fig. 2 eine Anlage zur Abwasseraufbereitung, welche die Vorrichtung nach Fig. 1 aufweist.Fig. 1 shows the device according to the invention and Fig. 2 shows a plant for wastewater treatment, which has the device of FIG. 1.
In den Figuren ist eine Vorrichtung zur Trennung von Prozeß- und/oder Abwasser mit vorgegebener Konzentration an koagulierbaren, hydrophoben Bestandteilen in eine Hydrophobphase und eine Klarphase dargestellt. Diese Vorrichtung weist in ihrem grundsätzlichen Aufbau einen (rotations- symetrischen) zylindrischen Behälter 1, insbesondere Konzentrationstank 1, mit kopfseitigem (Ab- ) Wassereinlauf 2 auf. Der Behälter 1 bzw. Konzentrationstank 1 besitzt einen konischen Fuß 3 mit einem Sedimentabzug 4. Darüber hinaus findet sich eine fußseitig im Behälter 1 angeordnete Heizeinrichtung 5. Diese Heizeinrichtung 5 besitzt nicht gezeigte innenseitige (Durchström-) bohrungen für (Wasser- ) Dampf und wird über eine Regeleinrichtung 6 mit der erforderlichen Heizenergie beaufschlagt. Selbstverständlich ist auch eine elektrische oder auch andere Art der Erwärmung der Heizeinrichtung 5 möglich. Die vorgenannte Heizeinrichtung 5 dient zur Einstellung der bereits beschriebenen inversen Temperaturschichtung im Behälter 1 mit Schichten A, B und C unterschiedlicher Temperaturen im Behälter 1.The figures show a device for separating process and / or waste water with a predetermined concentration of coagulable, hydrophobic constituents into a hydrophobic phase and a clear phase. In its basic construction, this device has a (rotationally symmetrical) cylindrical container 1, in particular a concentration tank 1, with a (waste) water inlet 2 at the head. The container 1 or concentration tank 1 has a conical base 3 with a sediment discharge 4. In addition, there is a heating device 5 arranged on the foot side in the container 1. This heating device 5 has (not shown) internal (flow) holes for (water) steam and is supplied with the required heating energy via a control device 6. Of course, an electrical or other type of heating of the heating device 5 is also possible. The aforementioned heating device 5 serves to set the previously described inverse temperature stratification in the container 1 with layers A, B and C of different temperatures in the container 1.
Nach dem Ausführungsbeispiel sind bei der Heizeinrichtung 5 die (Durchström-) bohrungen in eine Sinterplatte eingebracht und so bemessen, daß diese Sinterplatte bzw. die Heizeinrichtung 5 Dampfblasen mit einem Durchmesser von ca. 2 mm und auch darunter verlassen und im Behälter 1 aufwärts steigen. Selbstverständlich ist an dieser Stelle auch der Einsatz einer mittels Laserstrahlen gebohrten Abschlußplatte denkbar, solange entsprechend kleine Dampfblasen
erzeugt werden. Diese sorgen für den erforderlichen Energieübertrag auf das eingefüllte Abwasser, welches mittels des Dampfes mit einer Temperatur von ca. 100 °C (Druck: 1,1 bar) in der nachfolgend beschriebenen Weise erhitzt wird. Dabei hat sich herausgestellt, daß eine Höhe von ca. 2,50 m für den Behälter 1 ausreicht, um den gewünschten Wärmeübertrag vom Dampf auf das Abwasser mit Hilfe der Dampfblasen darstellen zu können. Außerdem hat sich gezeigt, daß dieser Übertrag relativ unabhängig von der Temperaturdifferenz zwischen dem Dampf (ca. 100 °C) und dem eingefüllten Abwasser (ca. 30 - 50 °C) ist. So wird regelmäßig dafür gesorgt, daß dieses Abwasser im Bereich der Heizeinrichtung 5 und darüber um ca. 10 °C bis 50 °C, vorzugsweise ca. 20 - 30 °C, erhitzt wird.According to the exemplary embodiment, the (throughflow) bores in the heating device 5 are made in a sintered plate and are dimensioned such that this sintered plate or the heating device 5 leave vapor bubbles with a diameter of approximately 2 mm and below and rise in the container 1. Of course, the use of an end plate drilled by means of laser beams is also conceivable at this point, as long as appropriately small steam bubbles be generated. These ensure the necessary energy transfer to the filled wastewater, which is heated by means of steam at a temperature of approx. 100 ° C (pressure: 1.1 bar) in the manner described below. It has been found that a height of approximately 2.50 m is sufficient for the container 1 to be able to represent the desired heat transfer from the steam to the waste water with the help of the steam bubbles. It has also been shown that this transfer is relatively independent of the temperature difference between the steam (approx. 100 ° C) and the filled waste water (approx. 30 - 50 ° C). So it is regularly ensured that this wastewater in the area of the heating device 5 and above is heated by approximately 10 ° C. to 50 ° C., preferably approximately 20-30 ° C.
Vorliegend lassen sich grob drei Schichten A, B und C unterscheiden. In der unmittelbar oberhalb der Heizeinrichtung 5 angeordneten Schicht A werden üblicherweise Temperaturen zwischen 80 °C und 95 °C erreicht. Zu diesem Zweck wird die Heizvorrichtung 5 von der Regeleinrichtung 6 entsprechend beaufschlagt. Eine Rückmeldung der erreichten Temperatur erfolgt über Temperatursensoren 7, welche innen- wandseitig des Behälters 1 angeordnet und mit der Regeleinrichtung 6 verbunden sind. Nach dem Ausführungsbeispiel ist jeder Schicht A, B und C ein eigener Temperatursensor 7 zugeordnet .In the present case, roughly three layers A, B and C can be distinguished. Temperatures between 80 ° C. and 95 ° C. are usually reached in the layer A arranged directly above the heating device 5. For this purpose, the heating device 5 is acted upon accordingly by the control device 6. The temperature reached is reported back via temperature sensors 7, which are arranged on the inner wall side of the container 1 and are connected to the control device 6. According to the exemplary embodiment, each layer A, B and C is assigned its own temperature sensor 7.
Die oberhalb der Schicht A sich ausbildende Schicht B weist Temperaturen zwischen 55 °C und 75 °C auf. In dieser zwei- ten Schicht B erfolgt die Koagulation der hydrophoben Bestandteile des Abwassers, und zwar in einer bestimmten Koagulations-Schichthöhe, welche letztlich von der Gerin-
nungstemperatur der Bestandteile abhängt . Jedenfalls wird die inverse Temperaturschichtung im Behälter 1 so eingestellt, daß die Koagulations-Schichthöhe in etwa in der Mitte des rotationssymmetrischen Zylinderbehälters bzw. Konzentrationstankes 1 angeordnet ist.Layer B, which forms above layer A, has temperatures between 55 ° C. and 75 ° C. The coagulation of the hydrophobic constituents of the waste water takes place in this second layer B, specifically at a certain coagulation layer height, which ultimately depends on the low temperature of the components. In any case, the inverse temperature stratification in the container 1 is set so that the coagulation layer height is arranged approximately in the middle of the rotationally symmetrical cylinder container or concentration tank 1.
Darauf folgend findet sich die Schicht C mit Temperaturen von ca. 30 °C bis 50 °C, in welcher sich die Hydrophobphase an der Oberfläche ausbildet. Um die sich bildenden Flocken abschöpfen zu können, ist eine oberflächennahe Abschöpfvorrichtung 8, nach dem Ausführungsbeispiel ein rotierendes Paddel 8 mit einem Überlauf 9, für das Flotat verwirklicht. Während sich die Hydrophobphase folglich in der Schicht C ausbildet, ist die Klarphase bzw. Klarwasserphase in der Schicht A angeordnet, so daß eine scharfe Trennung beider Phasen erreicht wird. Im übrigen ist im Bereich der Klarphase ein Klarwasserabzug 10 vorgesehen.This is followed by layer C with temperatures of approx. 30 ° C to 50 ° C, in which the hydrophobic phase forms on the surface. In order to be able to skim off the flakes that form, a skimmer 8 near the surface, according to the exemplary embodiment a rotating paddle 8 with an overflow 9, is realized for the flotate. While the hydrophobic phase consequently forms in layer C, the clear phase or clear water phase is arranged in layer A, so that a sharp separation of the two phases is achieved. For the rest, a clear water drain 10 is provided in the area of the clear phase.
Um die inverse Temperaturschichtung möglichst stabil einzu- stellen, ist die Heizeinrichtung 5 als an den Zylinderquerschnitt des Behälters bzw. Konzentrationstankes 1 angepaßte Kreisscheibe ausgeführt. Zusätzlich finden sich zwei Hohlzylinder 11 mit Durchbrechungen 12 zur Unterbindung einer der Temperaturschichtung entgegenwirkenden Konvek- tion. Da die zur Erwärmung der Heizeinrichtung 5 erforderliche Heizenergie vom Wasserzufluß (sowie dessen Temperatur) abhängt, ist im (Ab- ) Wassereinlauf 2 eine entsprechende Meßvorrichtung 13 vorgesehen, welche Temperatur und Fluß des Wassers ermittelt. Diese Meßvorrichtung 13 ist wie die Temperatursensoren 7 an die Regeleinrichtung 6 angeschlossen.
Die vorgenannten Einrichtungen 7, 13 liefern Regeleingangsgrößen für die Regeleinrichtung 6, die in Abhängigkeit hiervon die der Heizeinrichtung 5 zugeführte Heizenergie ausgangsseitig steuert. Dementsprechend handelt es sich bei der zugeführten Heizenergie um die Stellgröße der Regeleinrichtung 6. Ebenfalls angedeutet ist die weitere Möglichkeit, den Wasserabfluß über den Klarwasserabzug 10 hinsichtlich Menge und/oder Temperatur zu steuern, was ebenfalls über die Regeleinrichtung 6 erfolgen kann. Vergleichbares gilt mit Blick auf die Abschöpfvorrichtung 8. Diese zusätzlichen Optionen werden durch gestrichelte Verbindungslinien zur Regeleinrichtung 6 in Fig. 1 repräsentiert. Immer wird dafür gesorgt, daß Temperatur und Menge des über den Wassereinlauf 2 zugeführten Abwassers ebenso wie Temperatur und Menge des mittels des Klarwasserabzuges 10 abgeführten Klarwassers so eingestellt werden, daß sich das beschriebene Temperaturprofil einstellt. Selbstverständlich wird hierbei auch das mittels der Abschöpfvorrichtung 8 abgezogene Wasser berücksichtigt, wenngleich sein Effekt aufgrund der geringen Menge marginal ist.In order to set the inverse temperature stratification as stable as possible, the heating device 5 is designed as a circular disk adapted to the cylinder cross section of the container or concentration tank 1. In addition, there are two hollow cylinders 11 with openings 12 to prevent a convection that counteracts the temperature stratification. Since the heating energy required for heating the heating device 5 depends on the water inflow (and its temperature), a corresponding measuring device 13 is provided in the (waste) water inlet 2, which determines the temperature and flow of the water. Like the temperature sensors 7, this measuring device 13 is connected to the control device 6. The aforementioned devices 7, 13 provide control input variables for the control device 6, which controls the heating energy supplied to the heating device 5 on the output side as a function thereof. Accordingly, the heating energy supplied is the manipulated variable of the control device 6. Also indicated is the further possibility of controlling the water outflow via the clear water drain 10 in terms of quantity and / or temperature, which can also be done via the control device 6. The same applies with regard to the skimming device 8. These additional options are represented by dashed connecting lines to the control device 6 in FIG. 1. It is always ensured that the temperature and amount of the waste water supplied via the water inlet 2 as well as the temperature and amount of the clear water discharged by means of the clear water drain 10 are set such that the temperature profile described is obtained. Of course, the water drawn off by means of the skimming device 8 is also taken into account, although its effect is marginal due to the small amount.
Für die Darstellung der inversen Temperaturschichtung ist es darüber hinaus in der Regel erforderlich, mit Behältern 1 zu arbeiten, deren Volumen unterhalb von 1 m3, vorzugsweise unterhalb von 0,6 m3, liegt. Bei einer Höhe von 2,50 m beträgt die Grundfläche nach dem Ausführungsbeispiel ca. 0,1 m2, so daß sich ein Volumengehalt von ca. 0,3 m3 einstellt. Alternativ hierzu kann auch auf einen Behälter 1 in Form eines runden Konzentrationstankes 1 mit ca. I mTo display the inverse temperature stratification, it is generally also necessary to work with containers 1 whose volume is below 1 m 3 , preferably below 0.6 m 3 . At a height of 2.50 m, the base area according to the exemplary embodiment is approximately 0.1 m 2 , so that a volume content of approximately 0.3 m 3 is established. Alternatively, a container 1 in the form of a round concentration tank 1 with approximately 1 m can also be used
Durchmesser zurückgegriffen werden, welcher gleichmäßig in vier 90° Kreissegmentssektionen mit ca. 0,5 m Kantenbreite
unterteilt ist. Die solchermaßen realisierte Grundfläche bemißt sich zu ca . 0 , 2 m2 , so daß sich ein Volumen von ca. 0,5 m3 ergibt .Diameter can be used, which is evenly in four 90 ° circle segment sections with approximately 0.5 m edge width is divided. The floor space realized in this way is approx. 0.2 m 2 , so that there is a volume of approximately 0.5 m 3 .
Im übrigen sind auch viereckige Formen des Behälters bzw. Konzentrationstankes 1 mit der zuvor genannten Grundfläche von ca. 0,1 m2 (oder auch darüber) denkbar. Diese Ausführungsform bietet sich infolge des geringen Platzbedarfes und der Darstellung von Batterien an Behältern bzw. Konzentrationstanks 1 an. Selbstverständlich sind auch wabenförmige, d. h. sechseckige, Gestaltungen denkbar.In addition, square shapes of the container or concentration tank 1 with the aforementioned base area of approximately 0.1 m 2 (or also above) are also conceivable. This embodiment offers itself due to the small space requirement and the representation of batteries on containers or concentration tanks 1. Of course, honeycomb, ie hexagonal, configurations are also conceivable.
Anstelle des rotierenden Paddels bzw. der AbschöpfVorrichtung 8 kann auch eine Absaugpumpe mit ggf. ange- schlossenem Absaugrüssel vorgesehen sein, um die sich bildenden Flocken bzw. die Hydrophobphase entfernen zu können. Die Menge an abgesaugtem Abwasser im Verhältnis zur Wassermenge im Konzentrationstank 1 wird dabei so eingestellt, daß fußseitig über den Klarwasserabzug 10 eine größere Menge als mit Hilfe der vorbeschriebenen Pumpeinrichtung abgezogen wird. Dies ist erforderlich, um die beschriebene inverse Temperaturschichtung unverändert aufrechtzuerhalten.Instead of the rotating paddle or the skimming device 8, a suction pump with a possibly connected suction nozzle can also be provided in order to be able to remove the flakes which form or the hydrophobic phase. The amount of wastewater drawn off in relation to the amount of water in the concentration tank 1 is adjusted so that a larger amount is drawn off on the foot side via the clear water drain 10 than with the aid of the pump device described above. This is necessary in order to maintain the inverse temperature stratification described unchanged.
Schließlich ist es denkbar, daß über die Heizeinrichtung 5 neben dem (heißen) Wasserdampf ein inertes Gas zugeführt wird. Dieses unterstützt das Aufschwimmen des Koagulates. Bei diesem inerten Gas kann es sich um Luft handeln, welches in geringen Mengen dem Wasserdampf beigefügt wird. Noch besser eignet sich hier Wasserstoff, und zwar wegen dessen besonderen Adsorptionsfähigkeit sowie der erzielbaren Auftriebsgeschwindigkeit aufgrund des geringen
Gewichtes. Selbstverständlich ist auch C02 oder Stickstoff vorliegend einsetzbar.Finally, it is conceivable that an inert gas is supplied via the heating device 5 in addition to the (hot) water vapor. This supports the floating of the coagulate. This inert gas can be air, which is added to the water vapor in small quantities. Hydrogen is even more suitable here, because of its special adsorption capacity and the achievable rate of buoyancy due to the low Weight. Of course, CO 2 or nitrogen can also be used in the present case.
In der Fig. 2 ist ein Flußdiagramm einer Abwasseraufberei- tung in Verbindung mit der zuvor beschriebenen Vorrichtung mit inverser Temperaturschichtung gezeigt. Eingangsseitig ist ein Eingangspuffer 14 mit Schlammabzug (gestrichelte Linie) vorgesehen. Das hieraus abgezogene Abwasser hat im beschriebenen Beispiel eine Temperatur von ca. 20 °C und einen Proteingehalt von ca. 4 Gew.-%. Darüber hinaus ist hierin ca. 3 Gew.-% Fischöl enthalten. Dieses (Ab-)Wasser wird über zwei Wärmetauscher 15, 16 auf Temperaturen von ca. 30 °C nach dem ersten Wärmetauscher 15 und ca. 50 °C nach dem zweiten Wärmetauscher 16 erwärmt. Anschließend gelangt das (Ab-) Wasser über den (Ab-) Wassereinlauf 2 in den Behälter bzw. Konzentrationstank 1. Hier stellt sich die bereits beschriebene inverse Temperaturschichtung und das hiermit verbundene metastabile Gleichgewicht ein. Die mittlere Temperatur des (Ab-) Wassers im Konzentrationstank 1 beträgt ca. 70 °C.2 shows a flow diagram of a wastewater treatment in connection with the previously described device with inverse temperature stratification. An input buffer 14 with sludge discharge (dashed line) is provided on the input side. In the example described, the wastewater drawn off from this has a temperature of approximately 20 ° C. and a protein content of approximately 4% by weight. It also contains about 3% by weight fish oil. This (waste) water is heated via two heat exchangers 15, 16 to temperatures of approximately 30 ° C. after the first heat exchanger 15 and approximately 50 ° C. after the second heat exchanger 16. The (waste) water then passes through the (waste) water inlet 2 into the container or concentration tank 1. The inverse temperature stratification already described and the associated metastable equilibrium are established. The average temperature of the (waste) water in concentration tank 1 is approx. 70 ° C.
Die Beheizung der Heizeinrichtung 5 erfolgt vorliegend mit Dampf. Ausgangsseitig wird ein Flotat über den Überlauf 9 abgezogen, welches ca. 8 Gew.-% Proteingehalt und ca. 7 Gew.-% Fischölgehalt aufweist. Dieses Flotat weist eine Temperatur von ca. 40 °C bis 50 °C auf. Im Anschluß hieran wird das Flotat mittels eines dritten Wärmetauschers 17 auf ca. 70 °C erwärmt und einem Koagulator 18 sowie einem Tricanter 19 zugeführt. Der Tricanter 19 dient zur Konzen- trierung des Proteins und einer Abtrennung von (Fisch-) Öl und Wasser. Ein Teil der im Wasser nicht koagulierten Proteine wird aus dem Tricanter 19 ausgeschleust und ggf.
in den Konzentrationstank 1 zurückgeführt. Das Konzentrat aus dem Tricanter 19 wird der Weiterverarbeitung zugeführt und weist mehr als 20 Gew.-% Protein in der Trockensubstanz auf. Der aus dem Tricanter 19 darüber hinaus abgehende Zweig stellt das abgetrennte (Fisch-) Öl dar.In the present case, the heating device 5 is heated with steam. On the output side, a flotate is drawn off via the overflow 9, which has about 8% by weight of protein and about 7% by weight of fish oil. This flotate has a temperature of approx. 40 ° C to 50 ° C. Following this, the flotate is heated to approximately 70 ° C. by means of a third heat exchanger 17 and fed to a coagulator 18 and a tricanter 19. The tricanter 19 is used to concentrate the protein and to separate (fish) oil and water. Some of the proteins not coagulated in the water are removed from the tricanter 19 and, if necessary, returned to the concentration tank 1. The concentrate from the tricanter 19 is fed to further processing and has more than 20% by weight of protein in the dry substance. The branch leaving Tricanter 19 also represents the separated (fish) oil.
Das aus dem Konzentrationstank 1 gewonnene Klarwasser wird über den Klarwasserabzug 10 und den Wärmetauscher 16 abgezogen und weist lediglich noch ca. 1 Gew.-% organische Be- standteile auf.The clear water obtained from the concentration tank 1 is drawn off via the clear water drain 10 and the heat exchanger 16 and only has about 1% by weight of organic constituents.
Sofern das (Ab-) Wasser salzhaltig ist, läßt sich in den Konzentrationstank 1 oberflächennah Süßwasser einleiten, um eine Verminderung des Salzgehaltes der Hydrophobphase zu erreichen, welcher bei der anschließenden Aufbereitung zum Endprodukt nachteilig wäre.
If the (waste) water is saline, fresh water can be introduced into the concentration tank 1 near the surface in order to achieve a reduction in the salt content of the hydrophobic phase, which would be disadvantageous in the subsequent treatment to the end product.