WO2002044090A1 - Method for the flotation of water - Google Patents

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WO2002044090A1 PCT/EP2001/013804 EP0113804W WO0244090A1 WO 2002044090 A1 WO2002044090 A1 WO 2002044090A1 EP 0113804 W EP0113804 W EP 0113804W WO 0244090 A1 WO0244090 A1 WO 0244090A1
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Juraj Petrovic
Joachim Rohovec
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Messer Griesheim Gmbh
Messer Tatragas S.R.O.
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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Abstract

The invention relates to a method for the flotation of water for purifying the water from components. The inventive method is characterized by introducing, by means of a flotation device, a pressurized gas in the water to be purified. The hydrophobic components bind to the hydrophilic gas bubbles formed by the gas dispersed in the water and are transported to the water surface and removed as foam. The introduction of pure nitrogen in the water to be purified eliminates the need for external energy and permits the purification of water at low costs. By introducing the gas by means of a pipe the water to be purified is not polluted by contaminants such as oil.

Description

Verfahren zur Flotation von WasserProcess for flotation of water
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Flotation von Wasser zur Reinigung des Wassers von Inhaltsstoffen, nach den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.The invention relates to a method for flotation of water for purifying the water from ingredients, according to the features of the preamble of claim 1.
Die Verwendung von Druckluft zur Flotation von Wasser zur Reinigung des Wassers von unerwünschten Inhaltsstoffen ist allgemein bekannt.The use of compressed air for flotation of water to purify the water of undesirable ingredients is generally known.
Bei der nach dem Flotationsprinzip erfolgenden Wasserreinigung werden ungelöste Inhaltsstoffe aus dem Wasser abgeschieden. Dazu wird Druckluft aus einerIn water purification based on the flotation principle, undissolved ingredients are separated from the water. For this, compressed air from a
Druckgasquelle über eine Produktleitung einer mechanischen oder hydraulischen oder pneumatischen Flotationseinrichtung unterschiedlicher Anordnung und Ausbildung zugeführt und mittels dieser Flotationseinrichtung in das zu reinigende Wasser eingebracht. An die sich infolge der im Wasser dispergierten Druckluft bildenden hydrophilen Gasblasen lagern sich die im Wasser ungelösten hydrophoben Inhaltsstoffe an und werden mittels der Gasblasen an die Wasseroberfläche transportiert und als Schaum entfernt. Aus dem Schaum nach einer weiterer Nachbehandlung gewonnener Abfallstoff wird auf unterschiedliche Weise, beispielsweise durch Deponielagerung oder durch Verbrennung, entsorgt.Compressed gas source via a product line to a mechanical or hydraulic or pneumatic flotation device of different arrangement and design and introduced into the water to be cleaned by means of this flotation device. The undissolved hydrophobic constituents accumulate in the hydrophilic gas bubbles formed as a result of the compressed air dispersed in the water and are transported to the water surface by means of the gas bubbles and removed as foam. Waste material obtained from the foam after a further aftertreatment is disposed of in different ways, for example by landfill storage or by incineration.
Bei der Reinigung von gewerblichen oder industriellen Abwässern wird das vorbeschriebene Flotationsverfahren zur Abtrennung von faserigen, flockigen, fettigen oder öligen Stoffen eingesetzt.When cleaning commercial or industrial waste water, the above-described flotation process is used to separate fibrous, flaky, greasy or oily substances.
Innerhalb der biologischen Abwasserreinigung findet die Flotation zur Abtrennung und Aufkonzentrierung des Klärschlamms Verwendung.Flotation is used in biological wastewater treatment to separate and concentrate sewage sludge.
Bei der sogenannten Begasungsflotation wird ein aus einem angesaugten oder eingepumpten Gas, in der Regel aus Druckluft, bestehender Gasstrom mittels mechanisch betriebener Rotor/Stator-Systeme oder hydraulisch betriebener Flüssigkeitspumpe oder pneumatisch betriebenen Gaskompressoren, Düsen oder porösen Begasungsflächen in das Wasser eingetragen.In so-called gassing flotation, a gas flow consisting of a sucked or pumped gas, usually from compressed air, is introduced into the water by means of mechanically operated rotor / stator systems or hydraulically operated liquid pumps or pneumatically operated gas compressors, nozzles or porous gassing surfaces.
Speziell für die Wasserreinigung werden bevorzugt hydraulische oder pneumatische Flotationseinrichtungen zur Erzeugung von Blasengrößen um 100 μm bis zu einigen 100 μm eingesetzt.Hydraulic or pneumatic are preferred especially for water purification Flotation devices are used to generate bubble sizes from 100 μm to a few 100 μm.
Bei der speziell für die Abwasserreinigung in der chemischen Industrie eingesetzten Entspannungsflotation wird zur Erzeugung von Blasen in einem Größenbereich von etwa 50 μm bis 100 μm das Wasser mit einem Druckgas gesättigt und anschließend dieses Gas auf einen gegenüber dem Eintragsdruck geringeren Druck in der Flotationseinrichtung entspannt.In the relaxation flotation specially used for wastewater treatment in the chemical industry, the water is saturated with a compressed gas to generate bubbles in a size range of approximately 50 μm to 100 μm and then this gas is expanded to a lower pressure in the flotation device than the entry pressure.
Da die Löslichkeit eines Gases in einer Flüssigkeit gemäß dem Henryschen Gesetz dem Druck proportional ist, werden bei der Gasentspannung in dem Wasser hydro- phile Gasblasen erzeugt, an welche sich die aus dem Wasser zu entfernenden Inhaltsstoffe in Form von hydrophoben Partikeln anlagern und mit den zur Wasseroberfläche aufsteigenden Gasblasen an die Wasseroberfläche transportiert und als Schaum entfernt werden.Since the solubility of a gas in a liquid is proportional to the pressure according to Henry's law, the gas relaxation in the water generates hydrophilic gas bubbles, to which the ingredients to be removed from the water attach in the form of hydrophobic particles and with which Gas bubbles rising from the water surface are transported to the water surface and removed as foam.
Der durch eine Schaum-Nachbehandlung gewonnene Abfallstoff wird auf unterschiedliche Weise, beispielsweise durch eine Deponielagerung oder mittels einer Verbrennung, entsorgt.The waste material obtained through a foam aftertreatment is disposed of in different ways, for example by landfill storage or by incineration.
Bei der bisher praxisüblichen Flotation von Wasser erfolgt der zur Blasenerzeugung erforderliche Eintrag von Druckluft in das Wasser mit zusätzliche Betriebskosten verursachendem Energieaufwand, zudem kann dabei eine zusätzliche Verunreinigung des Wassers, insbesondere mit ölhaltigen Substanzen, nicht ausgeschlossen werden.In the flotation of water that has been customary in practice up to now, the compressed air that is required to generate bubbles is introduced into the water with additional operating costs, and additional contamination of the water, in particular with oil-containing substances, cannot be ruled out.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, mittels dem eine kostengünstige Wasserreingung bei Vermeidung einer zusätzlichen Wasserverunreinigung durch Oleintrag ermöglicht wird.The invention has for its object to provide a method of the type described above, by means of which inexpensive water purification is possible while avoiding additional water contamination by oil entry.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß reiner Stickstoff mittels mindestens eines in dem zu reinigenden Wasser in der Flotationskammer der Flotationseinrichtung angeordneten Schlauchbegasers eingetragen wird.The object is achieved in that pure nitrogen is introduced by means of at least one hose gasifier arranged in the water to be cleaned in the flotation chamber of the flotation device.
Erfindungsgemäß wird tiefkalter Flüssigstickstoff mit einem Stickstoffanteil von mindestens 99,5 Vol.-% einem Kryo-Flüssigbehälter zugeführt. Der in dem Druckbehälter unter einem Druck von 10 bis 16 bar zwischenlagernde tiefkalte reine Flüssigstickstoff wird bei Bedarf über eine Produktleitung einem mit Prozeß- oder mit Fremdenergie betriebenen Verdampfer zu geführt und zu gasförmigem Reinstickstoff verdampft. Der nunmehr gasförmig vorliegende Reinstickstoff wird über eine Produktleitung in eine Mengen- und Druck-Regeleinrichtung eingebracht und auf einen Betriebsdruck von 2 bis 8 bar geregelt. Der nach der Druck- undAccording to the invention, cryogenic liquid nitrogen with a nitrogen content of at least 99.5% by volume is fed to a cryogenic liquid container. The pure cold stored in the pressure vessel at a pressure of 10 to 16 bar If necessary, liquid nitrogen is fed via a product line to an evaporator operated with process or external energy and evaporated to gaseous pure nitrogen. The pure nitrogen, which is now in gaseous form, is introduced via a product line into a quantity and pressure control device and regulated to an operating pressure of 2 to 8 bar. The after the print and
Mengenregelung eine Temperatur von ca. 15°C und einen Druck von 2 bis 8 bar aufweisende Reinstickstoff wird durch mindestens einen in dem zu reinigenden Abwasser der Flotationskammer einer Flotationseinrichtung angeordneten Begasungsschlauch großflächig und feinblasig in das zu reinigende Wasser eingetragen.Flow control A temperature of approx. 15 ° C and a pressure of 2 to 8 bar pure nitrogen is introduced into the water to be cleaned by at least one gassing hose arranged in the wastewater to be cleaned in the flotation chamber of a flotation device.
An die sich durch die Dispersion des gasförmigen Stickstoffs in dem Wasser gebildeten hydrophilen Gasblasen lagern sich die im Wasser ungelösten hydrophoben Feststoffteilchen an und werden mit den Gasblasen an die Wasseroberfläche transportiert und von dieser als Schaum entfernt.The hydrophobic solid particles undissolved in the water attach to the hydrophilic gas bubbles formed by the dispersion of the gaseous nitrogen in the water and are transported with the gas bubbles to the water surface and removed from it as a foam.
Der durch eine Nachbehandlung des von der Wasseroberfläche entfernten Schaums erzeugte Abfallstoff wird beispielsweise durch Deponielagerung oder Verbrennung entsorgt.The waste material generated by post-treatment of the foam removed from the water surface is disposed of, for example, by landfill storage or incineration.
Die Haftung der hydrophoben Feststoffteilchen an die hydrophilen Gasblasen wird durch Zugabe von geeigneten Flotationsmitteln eingestellt.The adhesion of the hydrophobic solid particles to the hydrophilic gas bubbles is adjusted by adding suitable flotation agents.
Der erfindungsgemäß zur Begasung des in der Flotationkammer der Flotationseinrichtung enthaltenen Abwassers eingesetzte Schlauchbegaser besteht aus einem, mit einer Vielzahl von Poren perforierten, dickwandigen Schlauch aus Gummi (EPDM) mit einem variablen Durchmesser, unterschiedlicher Wandstärke und Länge, der als Einzelschlauch oder in einer Vielzahl von Schläuchen auf unterschiedliche Weise in dem Abwasser angeordnet ist. Die sich erst bei einem Überdruck von 0,5 bar öffnenden Schlauchporen verhindern ein Verstopfen des Schlauches auch bei längeren Stillstandszeiten. Durch den hohen Druckverlust in der Schlauchwand ist das Druckgefälle in dem Schlauch infolge der Strömung praktisch bedeutungslos. Das bewirkt ein gleichmäßiges Ausgasen auch bei einer Schlauchlänge von mehr als 100 m.The hose fumigator used according to the invention for gassing the waste water contained in the flotation chamber of the flotation device consists of a thick-walled rubber hose (EPDM) perforated with a large number of pores with a variable diameter, different wall thickness and length, which can be used as a single hose or in a large number of Hoses are arranged in different ways in the wastewater. The hose pores, which only open at an overpressure of 0.5 bar, prevent the hose from becoming blocked, even during long downtimes. Due to the high pressure loss in the hose wall, the pressure drop in the hose due to the flow is practically meaningless. This results in even outgassing even with a hose length of more than 100 m.
Der zwischen 2 und 8 bar liegende Betriebsdruck des in das Wasser einzugasenden Stickstoffs ergibt sich aus der Summe des Druckverlustes in der Versorgungsleitung zu den Begasungsschläuchen, dem zum Öffnen der Schlauchporen notwendigen Überdruck und dem zur Überwindung des hydrostatischen Druckes über dem Begasungschlauch notwendigen Druck.The operating pressure between 2 and 8 bar of the nitrogen to be injected into the water results from the sum of the pressure loss in the supply line to the gassing hoses, and the pressure necessary to open the hose pores Overpressure and the pressure necessary to overcome the hydrostatic pressure over the gassing hose.
Der Begasungsschlauch kann beispielsweise mit 0,1 bis 0,9 m3 Stickstoff (N2) je Meter Schlauchlänge und Stunde beaufschlagt werden und muß in daraus resultierender Gesamtlänge in dem in der Flotationskammer der Flotationseinrichtung eingebrachten Abwasser angeordnet werden.For example, 0.1 to 0.9 m 3 of nitrogen (N 2 ) per meter of hose length and hour can be applied to the gassing hose and the resulting total length must be arranged in the waste water introduced into the flotation chamber of the flotation device.
Die Abwasserbegasung mittels Begasungsschlauch mit reinem Stickstoff erfolgt ohne Fremdenergieeinsatz und ermöglicht somit eine kostengünstige Wasserreinigung,Wastewater fumigation using a fumigation hose with pure nitrogen takes place without the use of external energy and thus enables inexpensive water purification,
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Schlauchbegasung von Wasser mit reinem Stickstoff besteht darin, daß ein unerwünschter Oleintrag zumindest weitestgehend ausgeschlossen ist.Another significant advantage of hose gassing water with pure nitrogen is that undesirable oil entry is at least largely ruled out.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment shown in the drawing.
In der einzigen Figur der Zeichnung ist aufgezeigt, wie ein tiefkalter Flüssigstickstoff mit einem Stickstoffgehalt von mindestens 99,5 Vol.-% einem Vakuum- und/oder perliteisolierten Flüssiggas-Druckbehälter 1 zugeführt wird. Der in dem Flüssiggas- Druckbehälter 1 unter einem Druck von 10 bis 16 bar zwischengelagerte tiefkalte Flüssigstickstoff wird einem mit dem Flüssiggas-Druckbehälter 1 durch eine Produktleitung verbundenen Verdampfer 2 zugeführt und in diesem mit Prozess- oder Fremdenergie betriebenen Verdampfer 2 zu gasförmigem Stickstoff verdampft, welcher in einer mit dem Verdampfer 2 durch eine Produktleitung verbundenen Mengen- und Druck-Reglereinheit 3 auf einen Betriebsdruck von 2 bis 8 bar gebracht wird. Der nunmehr mit einer Temperatur von 15°C und mit einem Druck von 2 bis 8 bar vorliegende Reinstickstoff wird über mindenstens einen Schlauchbegaser 4 in das in einer Flotationskammer 5 einer Flotationseinrichtung eingebrachte, vonThe single figure of the drawing shows how a cryogenic liquid nitrogen with a nitrogen content of at least 99.5% by volume is fed to a vacuum and / or pearlite-insulated liquid gas pressure container 1. The cryogenic liquid nitrogen temporarily stored in the LPG pressure vessel 1 at a pressure of 10 to 16 bar is fed to an evaporator 2 connected to the LPG pressure vessel 1 through a product line and evaporates in this evaporator 2 operated with process or external energy to form gaseous nitrogen, which is brought to an operating pressure of 2 to 8 bar in a quantity and pressure regulator unit 3 connected to the evaporator 2 by a product line. The pure nitrogen, which is now at a temperature of 15 ° C. and at a pressure of 2 to 8 bar, is introduced into the flotation chamber 5 of a flotation device by at least one tube gasifier 4
Inhaltsstoffen zu reinigende Wasser großflächig und feinblasig eingetragen. An die sich aufgrund der Dispersion des gasförmigen Stickstoffs in dem Abwasser bildenden hydrophilen Gasblasen lagern sich die hydrophoben Feststoffteilchen an und werden mit den Gasblasen an die Wasseroberfläche transportiert und von dort als Schaum entfernt. Der aus dem Schaum im Ergebnis einer Nachbehandlung gewonnene Abfallstoff wird beispielsweise durch eine Deponielagerung bzw. einer Verbrennung entsorgt. Die mit einer Vielzahl von feinen Poren perforierten, dickwandigen und aus Gummi (EPDM) bestehenden und einzeln oder in einer Vielzahl auf unterschiedliche Weise in dem zu reinigenden Abwasser angeordneten Begasungsschläuche weisen variable Durchmesser, unterschiedliche Wandstärken und Längen von mehr als 100 m auf. Die sich erst bei einem Überdruck von 0,5 bar öffnenden Schlauchporen verhindern ein Verstopfen der Begasungsschläuche auch bei längeren Stillstandszeiten. Ingredients water to be cleaned entered in large areas and fine bubbles. The hydrophobic solid particles attach to the hydrophilic gas bubbles that form due to the dispersion of the gaseous nitrogen in the waste water and are transported with the gas bubbles to the water surface and are removed from there as a foam. The waste material obtained from the foam as a result of post-treatment is disposed of, for example, by landfill storage or incineration. The gassing hoses perforated with a large number of fine pores, thick-walled and made of rubber (EPDM) and arranged individually or in a variety in different ways in the wastewater to be cleaned have variable diameters, different wall thicknesses and lengths of more than 100 m. The hose pores, which only open at an overpressure of 0.5 bar, prevent the gassing hoses from becoming clogged, even during long downtimes.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Flotation von Wasser zur Reinigung des Wassers von Inhalts- Stoffen, bei dem Druckgas mittels einer Flotationseinrichtung in das zu reinigende Wasser eingetragen wird, wobei mittels der durch das im Wasser dispergierte Gas gebildeten hydrophilen Gasblasen die sich an die Gasblasen anlagernden hydrophoben Inhaltsstoffe an die Wasseroberfläche transportiert und von dieser als Schaum entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, daß reiner Stickstoff in das zu reinigende Wasser eingetragen wird.1. A method for flotation of water for cleaning the water from ingredients, in which pressurized gas is introduced into the water to be purified by means of a flotation device, the hydrophobic constituents which attach to the gas bubbles being formed by means of the hydrophilic gas bubbles formed by the water dispersed in the water transported to the water surface and removed from it as foam, characterized in that pure nitrogen is introduced into the water to be cleaned.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der in das in einer zu reinigende Wasser eingetragene gasförmige Reinstickstoff aus tiefkaltem Rein- Flüssigstickstoff erzeugt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the gaseous pure nitrogen introduced into a water to be purified is produced from cryogenic pure liquid nitrogen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der reine Stickstoff durch mindestens einen in dem zu reinigenden Wasser einer Flotations-kammer (5) angeordneten Schlauchbegaser (4) in das zu reinigende Wasser eingetragen wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the pure nitrogen by at least one in the water to be cleaned a flotation chamber (5) arranged tube gasifier (4) is introduced into the water to be cleaned.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der reine Stickstoff bevorzugt mit einer Temperatur von 15°C in das zu reinigende Abwasser eingetragen wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the pure nitrogen is preferably introduced into the waste water to be purified at a temperature of 15 ° C.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der reine Stickstoff vorzugsweise unter einem Druck von 2 bis 8 bar in das zu reinigende Wasser eingetragen wird. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the pure nitrogen is preferably introduced into the water to be purified under a pressure of 2 to 8 bar.
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