WO2023198785A1 - Schaumabtrennung - Google Patents

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WO2023198785A1
WO2023198785A1 PCT/EP2023/059572 EP2023059572W WO2023198785A1 WO 2023198785 A1 WO2023198785 A1 WO 2023198785A1 EP 2023059572 W EP2023059572 W EP 2023059572W WO 2023198785 A1 WO2023198785 A1 WO 2023198785A1
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WO
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liquid
container
overflow
foam
stripping
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/059572
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English (en)
French (fr)
Inventor
Joël ROSSIER
Original Assignee
NewRoad AG
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Publication date
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D19/02—Foam dispersion or prevention
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03D—FLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
    • B03D1/00—Flotation
    • B03D1/14—Flotation machines
    • B03D1/16—Flotation machines with impellers; Subaeration machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
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    • B03D1/02—Froth-flotation processes
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    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B09C1/08—Reclamation of contaminated soil chemically
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    • B09B2101/00—Type of solid waste
    • B09B2101/90—Soil, e.g. excavated soil from construction sites

Definitions

  • the invention relates to a device for separating foam floating on a liquid surface of a liquid, comprising a container with a first container wall, the first container wall having an overflow and a stripping device for stripping the foam from the liquid.
  • the invention further relates to a method for separating a foam floating on a liquid surface of a liquid.
  • Devices for separating foam floating on a liquid surface are generally known. Such devices are used in preparation processes and cleaning processes. Examples include cleaning devices for solids, such as raw materials, rocks, ores, coal, etc., but also processing devices in the area of recycling plants, sewage treatment plants for the treatment of contaminated water, etc., but also the food industry and other areas of application. Other areas of application are known to those skilled in the art.
  • a mechanical stripping device can be provided, which strips the floating fraction or foam from the liquid. This creates a more efficient process for separating the floating fraction or foam from the liquid surface.
  • both methods are susceptible to wave movements in the liquid, since on the one hand this makes separation with the stripping device more difficult and, on the other hand, large amounts of liquid may escape via the overflow.
  • Such wave movements are generated by the agitators and mixers, which are intended to accelerate the separation process.
  • the object of the invention is to create a device belonging to the technical field mentioned at the outset for separating foam floating on a liquid surface of a liquid, which can be operated particularly efficiently.
  • the device comprises an overflow and a stripping device for stripping the foam from the liquid, the stripping device being designed and arranged in such a way that the foam can be discharged from the container spatially separated from the overflow, in particular vertically above the overflow. The foam is therefore not discharged via the overflow, but via a device separate from the overflow.
  • the liquid in the container can be circulated efficiently without negatively affecting foam separation. This in turn allows a more efficient separation process to be achieved.
  • the stripping device is therefore preferably arranged vertically spaced from the overflow at least in some areas, so that the foam can be removed from the container above the overflow.
  • the stripping device does not necessarily have to be arranged exactly above the overflow; the overflow and the stripping device can also be arranged at different points on a container edge.
  • the device preferably comprises a stripping ramp, the stripping ramp being arranged in such a way that the stripping device can transport the foam from the liquid surface, in particular over the first container wall, out of the container via the stripping ramp.
  • the scraper ramp is preferably arranged vertically above the overflow in the area of the container edge, so that the foam is guided upwards from the liquid surface along the scraper ramp during the process.
  • the highest point of the scraper ramp does not necessarily have to be above the edge of the container, but can also be arranged before or after it.
  • a horizontal angle of the stripping ramp can be set, preferably automatically, in an angular range between preferably +/- 30°, in particular between +/- 15°, particularly preferably between +/- 5°. This means that at the beginning of the process, when the foam typically has a high density, the angle can be kept low and towards the end of the process, when the density of the foam is typically lower, a larger angle can be set.
  • a different design of the stripping device can also be provided.
  • a conveyor belt can also be provided, which is partially immersed in the liquid and can thus transport the foam upwards from the liquid surface and discharge it vertically from the container above the overflow.
  • the floating material or foam can be transported out of the container particularly efficiently and with little loss of liquid.
  • the overflow enables a constant liquid level in the container, so that the stripping device can be kept at a constant height during the process. This means that the water level can be adjusted independently of, for example, caused by a mixing device or the like Waves, are kept constant.
  • the container can preferably be provided with a liquid supply in order to maintain the liquid level.
  • the device for separating foam floating on a liquid surface of a liquid comprises a container with a first container wall, the first container wall comprising an overflow.
  • the container preferably has a cross-sectional area for the liquid surface in the area of the stripping device, in particular at a height of the overflow, with a ratio between a container volume of the container and the cross-sectional area being greater than 5 m 3 : 1 m 2 , preferably greater than 8 m 3 : 1 m 2 , particularly preferably larger than 10 m 3 : 1 m 2 .
  • This means that the cross-sectional area is kept relatively small for a given volume of the container. This allows the foam to be produced in a particularly concentrated form and removed from the surface.
  • the cross-sectional area is particularly preferably determined at the level of the overflow.
  • the container has a volume of 10 m 3 up to the overflow, with the cross-sectional area (surface at the level of the overflow) being 1 m 2 .
  • the combination of the relatively small cross-sectional area and the stripping device lead to particularly good results.
  • the combination is particularly advantageous when the material to be separated has a relatively high density, which in turn means that the foam has a relatively high density.
  • the ratio between a container volume of the container and the cross-sectional area can be less than 5 m 3 : 1 m 2 .
  • the container preferably has a cross-sectional area for the liquid surface in the area of the stripping device, in particular at a height of the overflow, with a ratio between a container volume of the container and the cross-sectional area being less than 30 m 3 : 1 m 2 , preferably less than 20 m 3 : 1 m 2 , particularly preferably smaller than 15 m 3 : 1 m 2 .
  • a ratio between a container height, in particular from the container bottom to the overflow, to the cross-sectional area of the container is greater than 3 m: 1 m 2 , preferably greater than 5 m: 1 m 2 , particularly preferably greater than 10 m: 1 m 2 .
  • the ratio between a container height, in particular from the container bottom to the overflow, to the cross-sectional area of the container can also be smaller than 3 m: 1 m 2 .
  • a container volume is greater than 5 m 3 , in particular greater than 10 m 3 .
  • the container volume can also be less than 5 m 3 .
  • the container wall of the container converges towards the cross-sectional area at the level of the overflow.
  • a cross-sectional area of the container decreases towards the cross-sectional area at the level of the overflow in an upper fifth of the container, preferably in an upper third of the container.
  • the container can also be cylindrical.
  • the overflow preferably has a rising zone that is separate from the liquid surface and in particular separated from the liquid surface by a partition wall. This prevents large amounts of liquid from escaping from the container via the overflow due to wave movement.
  • the structure of this riser zone can resemble a milk spout from a cream separator.
  • an upper end of the partition is preferably above the overflow, so that the foam on the liquid surface cannot reach the riser zone and exit the container via the overflow.
  • the partition is therefore preferably designed in such a way that a partition area which separates the rising zone from the liquid surface is higher than the overflow.
  • the partition can, for example, comprise a channel which is connected to the inner wall of the container, with a channel entrance being arranged below the overflow and a channel exit being connected to the overflow.
  • the channel can be realized, for example, by a U-profile, which is connected, for example welded, to the inner wall of the container.
  • the climbing zone can also be omitted.
  • the overflow preferably comprises a deflection, with which a flow direction of the liquid is deflected by an angle of at least 90° before reaching the overflow in order to avoid foam escaping during the overflow. With that you can The rising bubbles or nanobubbles (see below) and the resulting foam are prevented from escaping over the overflow. This achieves particularly efficient foam separation.
  • the deflection can be part of the climbing zone or as a separate element, preferably designed in front of the climbing zone and fluidly connected to the climbing zone.
  • the deflection is particularly preferably designed at the entrance area of the climbing zone.
  • the deflection of at least 90° means that an average flow direction in two different zones of the deflection differs by an angle of at least 90°.
  • the deflection is preferably designed in such a way that the liquid is guided downwards and thus away from the overflow when it enters the deflection, in order to then be guided upwards again towards the overflow. Since bubbles or nanobubbles rise due to the low density, this ensures that the bubbles or nanobubbles do not reach the rising zone or only in small quantities. Many possible configurations of the deflection are known to those skilled in the art.
  • the rise zone can be realized by a vertically arranged pipe section, which is connected to a U-shaped pipe section at the pipe end which is arranged below the overflow, the U-shaped pipe section forming the deflection.
  • Other forms of deflection are known to those skilled in the art.
  • the rising zone can also be equipped with flow breakers such that the liquid is diverted along the rising zone by at least 90°.
  • the deflection can also divert the liquid by less than 90°, for example by 45° to 90°.
  • the rising zone can also have more than one deflection.
  • the rising zone can have a deflection on the liquid surface, which is open to the liquid surface, so that foam in the rising zone can be carried to the liquid surface and scraped off there. This means that on the way to the overflow the liquid first flows upwards, towards the surface of the liquid, then downwards again, and is again diverted upwards towards the overflow.
  • the rising zone can have several such areas so that the liquid comes to the liquid surface several times towards the overflow.
  • the deflection can also be dispensed with.
  • the rising zone can therefore be designed as a simple dip tube.
  • the device further preferably comprises a mixing device for mixing the liquid.
  • the mixing device may comprise a mixer, for example a paddle mixer, a single-shaft mixer, an orbital mixer, a multi-shaft mixer, a fluidized bed mixer, a gas jet or liquid jet mixer or the like.
  • the mixing device can also include an agitator.
  • the mixing device is preferably arranged in the container so that the liquid in the container can be mixed.
  • the mixing device can also be dispensed with.
  • the container can be provided as a settling tank, for example.
  • the material to be cleaned or processed can be mixed with the liquid in a previous step and then transferred to the container.
  • the container with the overflow and the stripping device can be arranged as the last container in a cascade, in which the foam in upstream containers is transferred to the next container via a stripping device.
  • the upstream containers do not necessarily have to include an overflow, so that the subsequent container in the cascade is fed with liquid from the previous container.
  • several containers in the cascade ie not just the last container
  • several of the containers can be equipped with a mixing device (ie not just the first one).
  • the cascade has the advantage that the foam can be cleaned of, for example, suspended matter that has a higher density than the liquid (sand and the like) by settling.
  • the device further comprises a stripping device for stripping the foam from the liquid.
  • the stripping device can be designed as a conveyor belt scraper, in which a conveyor belt is equipped with slats arranged transversely to the direction of movement, with slats on the underside of the conveyor belt stripping the foam from the liquid as a result of the movement of the conveyor belt.
  • the stripping device can also be designed as a rotating stripping arm. Other variants are known to those skilled in the art.
  • the foam is removed from the liquid using the stripping device via the stripping ramp.
  • the stripping ramp is arranged in such a way that the stripping device can transport the foam from the liquid surface via the stripping ramp out of the container via the first container wall.
  • the stripping ramp is arranged such that a first end is arranged inside the container, below the overflow. This means that the first end dips into the liquid during operation of the device, which means that the foam can be removed particularly effectively from the liquid surface.
  • the immersion depth can be adjusted such that the first end of the scraper ramp lies within the liquid. This can be achieved, for example, by inclining the ramp.
  • the first end of the scraper ramp is between 1 cm and 100 cm, particularly preferably between 2 cm and 50 cm, particularly preferably between 5 cm and 25 cm below the overflow. In variants, the scraper ramp can also be arranged more than 100 cm below the overflow.
  • the scraper ramp is guided over the first container wall so that the foam can be discharged from the container.
  • the maximum height of the scraper ramp can therefore basically be at the height of the overflow.
  • the scraper ramp in the area of the container wall is preferably higher than the overflow. This allows one excessive leakage of liquid via the scraper ramp can be avoided.
  • the scraper ramp is preferably arranged in the area of the container wall, in particular the overflow, between 1 cm and 100 cm, preferably between 10 cm and 50 cm above the overflow.
  • the height above the overflow can also be greater than 100 cm.
  • the height of the overflow is adjusted depending on the waves caused by the mixing device in such a way that the waves do not protrude above the highest point of the scraper ramp. This can prevent the liquid from escaping from the container via the scraper ramp.
  • the device further comprises a return device, in particular a fluid pump, with which during operation a liquid that has overflowed over the overflow can be returned, in particular continuously, into the container.
  • a return device in particular a fluid pump
  • the return device preferably comprises a pump, in particular for example a submersible pump, with which the overflowing liquid can be pumped back into the container. In variants, the return device can also be dispensed with.
  • the container preferably comprises a sensor for determining a volume flow of the liquid overflowing over the overflow during operation, the return device being controllable using the sensor in such a way that a level of the liquid surface can be kept constant.
  • the sensor can also be omitted.
  • the return device can also be operated continuously, preferably with an excess of liquid. This allows the level of the liquid surface to be kept constant in a simple manner.
  • the return device can also be dispensed with.
  • a device can be provided to supply liquid to the container.
  • the container comprises a primary heating device for heating the liquid in the container.
  • a peripheral heating device can also be provided instead of a primary heating device; in particular, the return device can include such a peripheral heating device.
  • the return device preferably comprises a heating device with which the overflowed liquid can be heated. On the one hand, this allows the liquid temperature in the container to be maintained.
  • the heating device preferably serves as a supplement to a primary heating device of the container.
  • the return device with the heating device can also take on the function of a water heater, which heats the liquid in the container, so that the primary heating device of the container can be dispensed with. In variants, the heating device of the return device can also be dispensed with.
  • the return device preferably comprises an entry device for introducing a reagent into the overflowed liquid and in particular a mixing device arranged downstream of the entry device with respect to a flow direction for mixing the overflowed liquid.
  • a reagent can be added in a simple and efficient manner both initially and during ongoing operation.
  • Different substances can be used as reagents, in particular, for example, oxidizing agents, acids, bases, precipitants or flocculants, foaming agents, etc.
  • a reagent can be distributed particularly efficiently into the liquid in the container.
  • the entry device can also be designed independently of the return device.
  • the registration device can also be dispensed with.
  • a height of the overflow of the container is adjustable, in particular automatically adjustable.
  • the container preferably comprises a second container wall which is arranged outside the first container wall, the stripping ramp being arranged such that the stripping device can transport the foam from the liquid surface via the stripping ramp out of the container via the first container wall and the second container wall.
  • the second container wall preferably encloses the first container wall, so that the first container wall comes to rest within the second container wall.
  • a height of the first container wall is preferably higher than a height of the second container wall.
  • the second container wall can also be higher than the first container wall.
  • the second container wall can also only be arranged in the area of the overflow.
  • the second container wall can also be omitted. In this case, a separate container can be positioned in the area of the overflow into which the overflowing liquid can flow.
  • the overflow is preferably arranged in such a way that the overflowing liquid can flow over the first container wall between the first container wall and the second container wall.
  • the overflow can also be arranged in such a way that the overflowing liquid can flow into a separate container.
  • the mixing device preferably comprises a first agitator for mixing a lower region of the container, in particular for mixing a material to be separated, and preferably a second agitator, which is arranged above the first agitator, for mixing a doping region of the container.
  • the first agitator is used to mix the material to be separated. This allows the material to be circulated and, if necessary, shredded to increase the surface area. This means that the substance to be separated can be particularly efficiently bound to gas bubbles and transported to the surface to form the foam there.
  • the second agitator is arranged above the first agitator and is used to circulate the liquid.
  • This second agitator is particularly advantageous when the material to be separated has a higher density than the liquid.
  • the liquid can be mixed with substances that are insoluble in the liquid but increase the density of the liquid.
  • the insoluble substances are kept in suspension and the density remains homogeneous, so that the substance to be separated can be carried to the surface of the liquid with the bubbles.
  • the circulation prevents or reduces the settling of the insoluble substances in the liquid. It is particularly preferred to use the second agitator to homogenize the liquid in a laminar manner in order to prevent sedimentation and at the same time allow foam to form.
  • a mass ratio between the material and the liquid is preferably between 1:1 and 1:2 (1 to 0.5), preferably between 4:5 and 3:5, in particular around 3:4.
  • the mass ratio can also be less than 1:1 (e.g. 2:1) or greater than 1:2 (e.g. 1:3).
  • the material to be separated is bituminous road demolition material. More preferably, the bituminous road demolition material is either unprocessed bituminous road demolition material, which is optionally shredded and thus fed to the process. In a further variant, the bituminous road demolition material is mechanically concentrated bituminous road demolition material, in which the bituminous portion was concentrated by a friction process.
  • the material to be separated in this case is bituminous material. In the process, the bituminous material is separated from the bituminous road demolition material and carried to the liquid surface by gas bubbles, in particular nanobubbles, where the foam is formed.
  • the bituminous material typically includes filler so that the density of the bituminous material is between 1.03 g/ml (density of bitumen) and 2.2 g/ml (density of filler).
  • the density of the bituminous material is preferably between 1.5 and 2.1 g/ml, particularly preferably between 1.8 and 1.9 g/ml, but can also be below 1.5 g/ml or above 2.1 g/ml.
  • the density of the liquid is increased by the presence of filler, which contains little or no bituminous material. This allows the buoyancy of the bituminous material with the gas bubbles/nanobubbles adhering to it to be increased in turn, more efficient foam formation is achieved.
  • fillers or similar mineral materials, but also soluble materials such as salts, etc. can be added to the liquid separately and independently of the material to be separated in order to increase the density and thus increase the buoyancy of the substance to be separated with the adhering bubbles/nanobubbles.
  • one or both agitators can be dispensed with.
  • the second agitator can be dispensed with if, for example, the first agitator already enables sufficient circulation of the liquid and thus a homogeneous density in the liquid. Furthermore, the second agitator can be dispensed with if the density of the material to be separated is sufficiently low.
  • an agitator shaft and/or an agitator shaft bearing breaks through the first container wall.
  • the mixing device therefore preferably comprises an agitator shaft which is mounted horizontally. This achieves optimal circulation of solid material, with which the solid can be particularly optimally processed, for example cleaned.
  • the storage of the agitator shaft in the opening in the first container wall leads to a particularly simply constructed reactor for foam separation and in particular for the processing of solids.
  • the mixing device can also be designed and arranged in such a way that no breakthrough in the first container wall is necessary.
  • the agitator shaft is preferably drivably coupled to a drive motor of the mixing device in an area between the first container wall and the second container wall.
  • the drive motor is particularly preferably arranged vertically above the agitator shaft.
  • the agitator shaft is preferably located completely within the second container wall. This means that the agitator shaft preferably does not break through the second container wall.
  • This arrangement of the agitator shaft has the advantage that liquid which emerges in the area of the agitator shaft, in particular at a bearing of the agitator shaft, can be collected in the space between the first container wall and the second container wall. Furthermore, in the process, the gap between the first container wall and the second container wall can be filled with the liquid, whereby a hydrostatic counterpressure can be generated in the area of the bearing of the agitator shaft in order to avoid or at least reduce the liquid from escaping from the agitator shaft.
  • the drive motor is preferably arranged essentially vertically, above the agitator shaft. During operation, in particular when the liquid level between the first container wall and the second container wall is above the agitator shaft, the drive motor is preferably above the liquid level.
  • the drive motor is preferably coupled to the agitator shaft via coupling means.
  • the coupling means are preferably designed as a gear, as a drive belt, as a drive chain or the like.
  • the drive motor can also be drivably coupled directly to the agitator shaft, wherein the agitator shaft can be coupled coaxially to a drive shaft of the drive motor.
  • a solid and a liquid are typically filled into the container.
  • the mixing device mixes the solid and the liquid, producing a fraction that floats on the surface of the liquid, in particular a foam.
  • the foam is now removed from the container, preferably continuously, via the stripping ramp promoted.
  • the first end of the scraper ramp projects into the liquid.
  • the scraper ramp leads over the first container wall and, if present, over the second container wall.
  • the liquid preferably comprises, in particular at least partially, nanobubbles which have an average diameter of preferably less than 2000 nm, preferably less than 1000 nm, particularly preferably less than 500 nm.
  • the diameter of at least 80%, preferably at least 90% of the nanobubbles is preferably between 200 nm and 500 nm.
  • the nanobubbles can attach to the substance to be separated and thus transport this to the liquid surface in order to form a foam there comprising the substance to be separated.
  • Nanobubbles are generally known to those skilled in the art. These are gas bubbles in a liquid with an average diameter in the nanometer range. Nanobubbles can be kept relatively stable in a liquid, in particular much more stable than macrobubbles, whose bubbles are in the millimeter range. The nanobubbles have a significantly higher internal pressure than the macrobubbles. Furthermore, the nanobubbles can be used to achieve a particularly large increase in the volume of the liquid, which is up to 2.5 times higher than “normal” gas bubbles. The nanobubbles also achieve a particularly high specific surface area, which is of great advantage over micro- or macrobubbles, especially when interacting with substances to be separated (e.g. bituminous material from road demolition material).
  • the nanobubbles have a particularly high stability with regard to coalescence, which means that the large specific surface area can be maintained for a relatively long time. Free radicals can also be formed because high amounts of energy can be generated when the nanobubbles collapse - both effects are particularly advantageous when separating the substance to be separated.
  • nanobubbles There are various techniques known for how nanobubbles can be created. Methods such as cavitation, electrolysis, application of nanopore membranes and sonochemistry with ultrasound are known. However, there is currently a lack of a simple and cost-effective method for generating nanobubbles for industrial applications.
  • nanobubbles can be produced by the decomposition of peroxides, in particular hydrogen peroxide, a bicarbonate, a persulfate or a mixture thereof in the presence of dust or filler in an aqueous solution.
  • peroxides in particular hydrogen peroxide, a bicarbonate, a persulfate or a mixture thereof in the presence of dust or filler in an aqueous solution.
  • concentration of hydrogen peroxide based on the liquid (typically based on the water), is preferably between 0.01% by weight and 1% by weight, preferably between 0.03% by weight and 0.3% by weight. With these values, particularly optimal results were achieved. In variants, the concentration can be less than 0.01% by weight or higher than 1% by weight.
  • other reagents can also be used, in particular, for example, bicarbonates or persulfates.
  • the nanobubbles are therefore preferably produced with a peroxide, in particular hydrogen peroxide, a bicarbonate, a persulfate or a mixture thereof, preferably in the presence of mineral material, particularly preferably in the presence of mineral powder.
  • a peroxide in particular hydrogen peroxide, a bicarbonate, a persulfate or a mixture thereof, preferably in the presence of mineral material, particularly preferably in the presence of mineral powder.
  • the mineral powder preferably has an average grain diameter of less than 1 mm, preferably less than 0.5 mm, particularly preferably less than 0.1 mm, more preferably less than 0.07 mm.
  • the average grain diameter is determined, for example, according to DIN 66165 (2016). It has been shown that with a small grain diameter, on the one hand, the density of the liquid can be increased, while the grains can be kept in suspension more easily due to their small size (e.g. supported by circulation with the second agitator). Furthermore, due to the high specific surface area, nanobubbles can be achieved particularly efficiently through the decomposition of peroxides.
  • the average grain diameter is preferably larger than 0.01 mm, in particular larger than 0.04 mm. In variants, the average grain diameter can also be larger than 1 mm.
  • the mineral powder preferably comprises a proportion of more than 0.1% by weight, preferably more than 0.5% by weight, particularly preferably more than 1% by weight, based on the liquid.
  • the mineral powder preferably comprises a proportion of less than 10% by weight, preferably less than 5% by weight, particularly preferably less than 2% by weight, based on the liquid. In variants, the proportion can also be less than 0.1% by weight or greater than 10% by weight.
  • a liquid and a material contaminated with a substance to be separated are added to the container with a reagent to form a foam containing the substance to be separated and the foam containing the substance to be separated is stripped off with the stripping device.
  • a process with which contaminated material can be cleaned can also be used to prepare a raw material or to separate raw materials or recycled products.
  • the process can be used to clean raw materials such as rocks, ores, coal, etc.
  • the process can also be used in sewage treatment plants to treat contaminated water, etc. Other areas of application, particularly in the food industry, pharmaceutical industry, etc., are known to those skilled in the art.
  • the contaminated material preferably comprises soil material, slag from waste incineration and/or recycling material, the substance to be separated being in particular hydrocarbons, PAHs (polyaromatic hydrocarbons), PFAS (per- and polyfluorinated alkyl compounds), dioxin, furans, bituminous material, metals, in particular heavy metals, Metal oxides or mixtures thereof.
  • the substance to be separated can include other contamination materials known to those skilled in the art, such as organometallic compounds such as. B. organic Mercury compounds.
  • the contaminated soil material includes, for example, humus, sand, rocks, mixtures thereof, etc.
  • the process can be used in particular to remove dioxin and furan from soil material.
  • the method is preferably carried out in such a way that a proportion of PFAS or PAHs in the soil material is reduced by at least 60% by weight, preferably at least 80% by weight, particularly preferably by at least 95% by weight.
  • slag from waste incineration is processed using the device or the process.
  • the slag is typically demetalized in a first processing step.
  • the present process can be used to slurry the slag and add peroxide, in particular hydrogen peroxide, a bicarbonate, a persulfate or a mixture thereof. This creates nanobubbles that attach to the metal oxides, allowing the metal oxides to be removed from the liquid surface in the form of a foam.
  • water is preferably added to the contaminated soil material in the container in order to remove the substances to be separated as foam from the water surface using the scraper device.
  • different reagents can be used, which are aimed, on the one hand, at the separation of the substance from the carrier material (e.g. PAH from rock) and, on the other hand, at the flotation of the separated substance (gas-forming reagents).
  • Such reagents can include, for example, acids, bases, salts, peroxides, organic solvents, etc.
  • bicarbonates and/or hydrogen peroxide can be provided.
  • suitable reagents are also known to those skilled in the art, which can be selected in particular depending on the substance to be separated and the carrier material.
  • the contaminated material preferably comprises road demolition material with a bitumen-containing portion, the material to be separated comprising at least part of the bituminous portion.
  • the bituminous road surface settles Typically composed of a top layer, which forms the road surface, a binder layer, a base layer and a foundation layer.
  • the bituminous road surface includes, among other things, bituminous material, chippings, sand, fillers and binders.
  • water is preferably added to the road demolition material in the container in order to remove at least part of the bituminous material as foam from the water surface using the scraper device.
  • different reagents can be used, which are aimed, on the one hand, at the separation of the bituminous material from the carrier material (in particular from grit, sand, filler) and, on the other hand, at the flotation of the separated bituminous material.
  • Such reagents can include, for example, acids, bases, salts, peroxides, organic solvents, etc.
  • bicarbonates and/or hydrogen peroxide can be provided. In tests, the latter substances have led to a particularly efficient and effective separation of the bituminous material.
  • other suitable reagents are also known to those skilled in the art, which can be selected in particular depending on the substance to be separated and the carrier material.
  • the contaminated material can also include other materials, in particular all possible types of building rubble, roofing felt, etc.
  • the materials can also include secondary raw materials, which can be prepared for reuse with the device according to the invention, for example cleaned or separated. A person skilled in the art is aware of a large number of materials which can be processed and/or cleaned using the device according to the invention.
  • the substance to be separated preferably comprises particles in the liquid which have a largest diameter of less than 120 m, preferably less than 60 m, particularly preferably smaller than 40 m, the particles being present in particular as suspended particles or suspended matter in the liquid and the liquid in particular comprises water as the main component.
  • the process can be used to free a liquid from suspended matter, which is particularly difficult to settle.
  • the suspended solids or suspended particles are removed using gas bubbles transported to the liquid surface, so that the suspended matter can be separated from the liquid in a material floating on the liquid surface, in particular a foam.
  • the foam containing the suspended matter is produced using a peroxide and, if necessary, heat.
  • the foam can also be produced with a peroxide and FeCl 3 , bicarbonates, etc.
  • the foam can also be achieved by introducing gas bubbles, in particular air, CO 2 , oxygen, etc.
  • the foam formation can be achieved, for example, by using surfactants (soap, in particular anionic, cationic, amphoteric, nonionic surfactants).
  • a mixer in particular a pressure, gas or water jet mixer, can be used.
  • the mixer can also be dispensed with.
  • the liquid can circulate in the circuit as described above to keep the water level at a constant level.
  • the container preferably comprises an openable and closable bottom flap in the bottom area, which is in particular liquid-tight. This means that the material can be discharged downwards particularly efficiently after the foam has been separated using gravity. In some variants the bottom flap can be omitted.
  • the bottom flap preferably opens into an auxiliary container underneath. This allows the material to be collected after the foam has been separated.
  • the auxiliary container preferably comprises a discharge device with which the material can be discharged from the auxiliary container after the foam has been separated.
  • the auxiliary container is preferably tightly connected to the container so that the liquid cannot escape from the auxiliary container.
  • the discharge device is preferably designed such that the material is discharged above the overflow after the foam has been separated. This prevents the liquid from escaping from the discharge device due to hydrostatics when the bottom flap is opened.
  • the discharge device can comprise, for example, a screw conveyor.
  • the bottom flap can be closed and - while the material is being discharged from the auxiliary container - a next batch can be run in the container.
  • the auxiliary container can also be omitted.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a side view of a first
  • Embodiment of a device for separating foam floating on a liquid Embodiment of a device for separating foam floating on a liquid
  • Fig. 2 is a schematic representation of a side view of a second
  • Embodiment of a device for separating foam floating on a liquid Embodiment of a device for separating foam floating on a liquid
  • Fig. 3 is a schematic representation of a side view of a third
  • Embodiment of a device for separating foam floating on a liquid Embodiment of a device for separating foam floating on a liquid
  • Fig. 4 is a schematic representation of a side view of a container with a first container wall and a second container wall, as well as a mixing device;
  • Fig. 5 is a schematic representation of a side view of a fourth
  • Embodiment of a device for separating foam floating on a liquid is a schematic representation according to FIG. 5 with an alternative embodiment of the overflow;
  • Fig. 7 is a diagram illustrating the reduction of the PAH content in contaminated soil.
  • Fig. 8 is a diagram illustrating the reduction in PFAS content in contaminated soil.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a side view of a first embodiment of a device 1 for separating foam floating on a liquid.
  • the device comprises a container 100, in which two coaxially arranged mixers 101 are arranged as a mixing device.
  • the container 100 includes an overflow 102, above which a scraper ramp 103 is arranged.
  • the scraper ramp 103 does not necessarily have to be arranged at the same location as the overflow 102.
  • a funnel 1 10 is provided below the overflow 102, which absorbs the overflowing liquid and directs it via a line 1 1 1 into a collecting vessel 1 12. From this collecting vessel 1 12, a line 1 13 leads back into the container 100.
  • the line 1 13 comprises a pump 1 14 (which can also be arranged as a submersible pump in the collecting vessel 1 12), which pumps the overflowed liquid back into the container 100 .
  • the container 100 further comprises a stripping device, with a conveyor belt 120 and a stripping element 121 arranged thereon. The floating foam can thus be removed from the liquid surface in the direction of the stripping ramp 103.
  • the stripping and the mixers 101 cause waves, which lead to the liquid spilling over the overflow. This basically reduces the liquid level, which could interrupt the stripping process.
  • the fact that the overflowed liquid is returned to the container 100 can the level of the liquid can be kept constant, which means that the foam can be effectively wiped off the surface of the liquid using the stripping device.
  • the device 1 includes a level sensor (not shown) in the container 100 and/or in the collecting vessel 112, with which a liquid level can be monitored.
  • the pump 1 14 can be controlled using the data from the level sensor.
  • the overflow comprises a flow meter which measures the amount of overflowing liquid.
  • the flow sensor can be arranged in line 1 1 1, for example.
  • the pump 1 14 can be controlled using the data from the flow meter.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a side view of a second embodiment of a device 2 for separating foam floating on a liquid.
  • This device 2 is designed as a cascade.
  • An orbital agitator 201 is arranged in a first container 200.
  • the first container 200 comprises a scraper ramp 203, over which a floating foam is scraped off with the first scraper device, comprising a conveyor belt 220 and a scraper element 221 arranged thereon.
  • the stripped foam and overflowing water enter a second container 230.
  • this does not include a mixing device, but rather functions as a settling tank in order to separate sand and the like from the foam.
  • the second container 230 can also include a mixing device.
  • the second container 230 comprises an overflow 232 and a scraper ramp 233.
  • the second scraper device comprising a conveyor belt 260 and a scraper element 261 arranged thereon, the foam floating in the second container 230 is scraped off via the scraper ramp 233, while the spilling liquid over the overflow 232 is collected in a container 242 via a funnel 240 and a line 241.
  • the overflowed liquid is transferred via line 243 and a pump 244 into a collecting container 245 - instead, the liquid can also be pumped directly into the first container.
  • the liquid can be processed, for example mixed with a reagent, heated, filtered or be processed otherwise.
  • the liquid is fed from the collecting container 245 to the first container 200 in order to close the circuit again.
  • the device 2 includes a level sensor (not shown) in the container 200 and possibly also in the container 230, with which a liquid level can be monitored.
  • the pump 244, a liquid inlet valve on the collecting container 245, the first stripping device and/or the second stripping device can be controlled based on the data from the level sensors or the flow sensors. This makes it possible to ensure constant liquid levels in the first container 200 and the second container 230.
  • Figure 3 shows a schematic representation of a side view of a third embodiment of a device 3 for separating foam floating on a liquid.
  • the device 3 is designed as a mobile device and in the present case has the basic structure of a truck mixer 330.
  • the container 300 is therefore designed in the manner of a concrete mixer and rotates about its axis of rotation.
  • a container extension 301 is then arranged on the container 300, which does not rotate with the container 300.
  • the container extension 301 comprises a stripping device with a conveyor belt 320 and a stripping element 321 arranged thereon, as well as an overflow 302 and a stripping ramp 303 - analogous to the device 1 of Figure 1.
  • the container 300 can also be formed via a stripping device which is stationary relative to the vehicle and which comprises a stripping arm, the stripping arm protruding horizontally into the container 300.
  • the scraper arm can be positioned in such a way that the floating foam is guided out of the container 300 along the scraper arm due to the rotation of the container 300.
  • the propulsion of the foam over the scraper ramp can be controlled by the inclination of the scraper ramp and the rotation speed of the container 300.
  • the liquid emerging via the overflow is returned to the container 300 in a similar way to device 1 via a collecting device and a pump.
  • Other variants are known to those skilled in the art.
  • FIG. 4 finally shows a schematic representation of a side view of a container 400 with a first container wall 401 and a second container wall 402, as well as a mixing device 403.
  • the second container wall 402 completely surrounds the first container wall 401 at a distance.
  • the mixing device 403 is mounted in the first container wall 401 via a horizontally arranged shaft, so that the shaft breaks through the first container wall 401.
  • the shaft is connected via a drive belt 404 to a drive motor 405, which drives the mixing device 403.
  • liquid escapes between the shaft and the first container wall 401. This enters the space between the first container wall 401 and the second container wall 402.
  • the liquid is pumped from the space back into the container via a line 410 and a pump 41 1 - and this return can also be dispensed with.
  • Figure 5 shows a schematic representation of a side view of a fourth embodiment of a device 5 for separating foam floating on a liquid.
  • the device includes a first container 510, which has a capacity of 10 m 3 .
  • the container 510 includes an overflow
  • the dip tube which is designed as a dip tube with an opening in the container wall.
  • the dip tube includes at the inlet end, i.e. H. a deflection below the liquid level
  • the deflection 515 is designed as a trough into which the dip tube protrudes.
  • the liquid emerging through the overflow 514 is collected via a funnel 516 in order to feed it back into the process.
  • the liquid can be processed beforehand (adding reagents, tempering, filtering, etc.).
  • the overflow 514 defines the level of the liquid surface 513.
  • the liquid surface 513 has a surface area of 1 m 2 .
  • the relatively small liquid surface 513 has the effect that rising foam is concentrated and so the foam can be skimmed off more efficiently.
  • the device 5 includes, above the level of the liquid surface 513, a stripping ramp 532, via which the foam can be scraped off the liquid surface 513 with stripping elements 531 which are attached to a conveyor belt 530. As a result of the movement of the conveyor belt 530, the stripping elements 531 are moved over the liquid surface 513, so that the foam can be removed from the liquid surface 513 via the ramp 532.
  • the container 510 is equipped with a first agitator 51 1, which is arranged in the bottom area of the container 5, above a bottom flap 517 (see below). This circulates the material to be separated. Above the agitator 51 1 a second agitator 512 is arranged, with which the liquid is mixed laminarly above the material to be separated. This ensures a homogeneous density and, in particular, prevents suspended particles, especially filler, from settling. This would reduce the density, which in turn would reduce the buoyancy for the material to be separated.
  • the second agitator can increase the efficiency of the separation process and possibly even make it possible in the first place.
  • a bottom flap 517 is provided in the bottom area of the container 510. This opens into an auxiliary container 518 underneath.
  • the bottom flap 517 can be designed in several parts, in particular in two parts.
  • the bottom flap 517 is preferably essentially watertight. After a batch has been prepared and the foam has been separated, the bottom flap 517 can be opened, so that the residue of the material to be separated comes down into the auxiliary container 518.
  • the auxiliary container 518 comprises a screw conveyor 520, 521.
  • the screw conveyor comprises a horizontal first region 520 and a vertical or obliquely upwardly extending second region 521 connected thereto in a fluid-tight manner.
  • FIG. 6 shows a schematic representation according to Figure 5 with an alternative design of the riser zone, which leads to the overflow.
  • the climbing zone 600 includes two deflections. The entry is below the overflow and leads upwards to the level at the level of the overflow. In this area, the rising zone is open at the top so that foam can escape from the rising zone to the liquid surface. The liquid is then led down to another deflection and finally back up to the overflow.
  • This design of the riser zone ensures that the liquid that is fed to the overflow is as free of foam as possible.
  • Figure 7 shows a diagram to illustrate the reduction of the PAH content in contaminated soil. Specifically, it involves cleaning roadsides that contain fine asphalt particles that have been removed from the road and washed into the earth. These particles have a density of 1.8 kg/L and are therefore heavier than the process water. Since these particles are contaminated with polycyclic aromatic hydrocarbons, the concentration of pollutant molecules that were in the soil before treatment is greatly reduced after treatment, while they are highly concentrated in the foam. The experiments have shown that the device can be used to reduce PAH levels in contaminated soil surprisingly well, with a reduction of up to 95% by weight or more.
  • Figure 8 shows a diagram to illustrate the reduction of the PFAS content in contaminated soil.
  • soil material containing per- and polyfluorinated alkyl compounds (PFAS) was cleaned. These molecules are hydrophobic and/or have functional groups that enable them to attach to the nanobubbles through hydrophobic and/or electrostatic interactions, thereby carrying them to the liquid surface.
  • the graphic in Figure 8 shows that the The concentration of pollutant molecules that were in the soil before treatment decreased significantly after treatment.
  • the experiments show a very effective reduction in the PFAS content of up to 95% by weight or more.
  • a device for separating foam floating on a liquid surface is created, with which particularly efficient foam separation can be carried out.

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Abstract

Eine Vorrichtung (1) zum Abtrennen von einem, auf einer Flüssigkeitsoberfläche einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum, umfasst einen Behälter (100) mit einer ersten Behälterwand, wobei die erste Behälterwand einen Überlauf (102) umfasst, sowie vorzugsweise eine Durchmischungsvorrichtung (101) zum Durchmischen der Flüssigkeit und einer Abstreifvorrichtung (120, 121) zum Abstreifen des Schaums von der Flüssigkeit. Die Vorrichtung (1) umfasst weiter eine Abstreiframpe (103), wobei die Abstreiframpe (103) derart angeordnet ist, dass die Abstreifvorrichtung (120, 121) den Schaum über die Abstreiframpe (103) von der Flüssigkeitsoberfläche über die erste Behälterwand aus dem Behälter (100) hinaus befördern kann.

Description

Schaumabtrennung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtrennen von einem, auf einer Flüssigkeitsoberfläche einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum, umfassend einen Behälter mit einer ersten Behälterwand, wobei die erste Behälterwand einen Überlauf und einer Abstreifvorrichtung zum Abstreifen des Schaums von der Flüssigkeit. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Abtrennen von einem, auf einer Flüssigkeitsoberfläche einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum.
Stand der Technik
Vorrichtungen zum Abtrennen von auf einer Flüssigkeitsoberfläche schwimmendem Schaum sind grundsätzlich bekannt. Solche Vorrichtungen werden bei Aufbereitungsverfahren und Reinigungsverfahren eingesetzt. Als Beispiel seien Reinigungsvorrichtungen für Feststoffe, wie Rohstoffe, Gesteine, Erze, Kohle, etc. aber auch Aufbereitungsvorrichtung im Bereich Recyklieranlagen, Kläranlagen zur Aufbereitung von verunreinigtem Wasser etc., aber auch die Lebensmittelindustrie und weitere Anwendungsgebiete genannt. Dem Fachmann sind weitere Anwendungsgebiete bekannt.
Diesen Fachgebieten ist gemeinsam, dass im Verfahren mit dem Schaum respektive einer aufschwimmenden Fraktion ein Bestandteil des zu reinigenden oder aufzubereitenden Stoffes abgetrennt wird. Dieses Verfahren ist auch als Flotation bekannt. Es handelt sich um ein physikalisch-chemisches Trennverfahren, bei welchem in typischerweise wässriger Umgebung ein abzutrennender Stoff mittels Gasblasen an die Flüssigkeitsoberfläche transportiert wird. Dort bildet sich ein Schaum, welcher den abzutrennenden Stoff enthält. Der Schaum wird schliesslich über eine Vorrichtung zum Abtrennen von einem, auf einer Flüssigkeitsoberfläche einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum, von der Flüssigkeit abgetrennt. Solche Verfahren eigenen sich insbesondere für die Abtrennung von hydrophoben Partikel oder Tropfen. Gasblasen, welche ebenfalls hydrophob sind, können sich an die hydrophoben Partikel oder Tropfen anlagern und diese an die Flüssigkeitsoberfläche transportieren. Die Anlagerung kann auch über elektrostatische Effekte erfolgen.
Es sind unterschiedliche Techniken bekannt, um die aufschwimmende Fraktion respektive den Schaum von der Flüssigkeitsoberfläche abzutrennen. Einerseits kann die aufschwimmende Fraktion respektive der Schaum als kontinuierlicher Überlauf aus dem Behälter ausgetragen werden. Diese Technik ist bei Trennverfahren von Bitumen aus Ölsanden bekannt. Dennoch sind solche Systeme wenig effizient, da einerseits ein grosser Flüssigkeitsdurchsatz notwendig ist und anderseits der aufschwimmende Schaum nur langsam zum Überlauf gelangt.
Anderseits kann eine mechanische Abstreifvorrichtung vorgesehen sein, welche die aufschwimmende Fraktion respektive den Schaum von der Flüssigkeit abstreift. Damit wird ein effizienteres Verfahren geschaffen, um die aufschwimmende Fraktion respektive den Schaum von der Flüssigkeitsoberfläche abzutrennen.
Beide Verfahren sind jedoch anfällig auf Wellenbewegungen in der Flüssigkeit, da damit einerseits das Abtrennen mit der Abstreifvorrichtung erschwert wird und anderseits gegebenenfalls grosse Flüssigkeitsmengen über den Überlauf austreten. Solche Wellenbewegungen werden durch die Rühr- und Mischwerke erzeugt, welche das Trennverfahren beschleunigen sollen.
Es ist bekannt, diesen Effekt zu reduzieren, indem eine ausreichend hohe Flüssigkeitssäule vorgesehen wird, welche die Tiefenbewegungen in der Flüssigkeit aufnimmt. Dies hat jedoch den Nachteil, dass entsprechend grosse (insbesondere hohe) Reaktoren benötigt werden. Weiter wird eine grosse Menge Flüssigkeit benötigt. Insbesondere wenn die Flüssigkeit beheizt werden soll, wird damit entsprechend viel Energie benötigt, womit das Verfahren teuer wird. Auch bei einem Einsatz eines Reagenzes zur Unterstützung des Reinigungs- respektive Trennverfahrens wird entsprechend eine grössere Menge des Reagenz benötigt, womit das Verfahren wiederum teurer wird.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine dem eingangs genannten technischen Gebiet zugehörende Vorrichtung zum Abtrennen von einem, auf einer Flüssigkeitsoberfläche einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum zu schaffen, welche besonders effizient betrieben werden kann.
Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert. Gemäss der Erfindung umfasst die Vorrichtung einen Überlauf und eine Abstreifvorrichtung zum Abstreifen des Schaums von der Flüssigkeit, wobei die Abstreifvorrichtung derart ausgebildet und angeordnet ist, dass der Schaum vom Überlauf räumlich getrennt, insbesondere vertikal oberhalb des Überlaufs aus dem Behälter ausgetragen werden kann. Der Schaum wird damit nicht über den Überlauf ausgetragen, sondern über eine vom Überlauf separate Einrichtung.
Damit wird erreicht, dass durch die Abstreifvorrichtung im Wesentlichen der Schaum aus dem Behälter ausgetragen wird. Insbesondere kann damit die mit dem Schaum ausgetragene Flüssigkeitsmenge wesentlich reduziert werden. Dies wiederum führt zu einem besonders effizienten Trennungsverfahren. Wellenbewegungen eines Rührwerks können damit zwar zu einem verstärkten Flüssigkeitsaustritt über den Überlauf führen, hingegen kann durch die Anordnung und Ausbildung der Abstreifvorrichtung ein Austritt zusammen mit dem Schaum vermindert oder zumindest vermieden werden. Dies wiederum ermöglicht, den Behälter kleiner zu dimensionieren womit wiederum Kosten, insbesondere Energiekosten bei einer Beheizung, eingespart werden können.
Weiter kann damit die Flüssigkeit im Behälter effizient umgewälzt werden, ohne dass die Schaumabtrennung negativ beeinträchtigt wird. Damit kann wiederum ein effizienteres Trennungsverfahren erreicht werden. Die Abstreifvorrichtung ist damit vorzugsweise zumindest Bereichsweise zum Überlauf vertikal beabstandet angeordnet, so dass der Schaum oberhalb des Überlaufs aus dem Behälter abgeführt werden kann. Die Abstreifvorrichtung muss dazu jedoch nicht zwingend exakt oberhalb des Überlaufs angeordnet sein, der Überlauf und die Abstreifvorrichtung können auch an unterschiedlichen Stellen eines Behälterrandes angeordnet sein.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine Abstreiframpe, wobei die Abstreiframpe derart angeordnet ist, dass die Abstreifvorrichtung den Schaum über die Abstreiframpe von der Flüssigkeitsoberfläche, insbesondere über die erste Behälterwand, aus dem Behälter hinaus befördern kann. Die Abstreiframpe ist im Bereich des Behälterrandes vorzugsweise vertikal oberhalb des Überlaufs angeordnet, so dass der Schaum während des Verfahrens von der Flüssigkeitsoberfläche entlang der Abstreiframpe nach oben geführt wird. Der höchste Punkt der Abstreiframpe muss nicht zwingend über dem Behälterrand liegen, sondern kann auch davor oder danach angeordnet sein. Vorzugsweise ist ein horizontaler Winkel der Abstreiframpe in einem Winkelbereich zwischen vorzugsweise +/- 30°, insbesondere zwischen +/- 15°, insbesondere bevorzugt zwischen +/- 5° einstellbar, vorzugsweise automatisch einstellbar. Damit kann zu Beginn des Verfahrens, wenn der Schaum typischerweise eine hohe Dichte aufweist, der Winkel geringgehalten werden und gegen Ende des Verfahrens, wenn die Dichte des Schaums typischerweise geringer ist, ein grösserer Winkel eingestellt werden.
Statt der Abstreiframpe kann auch eine andere Ausbildung der Abstreifvorrichtung vorgesehen sein. Insbesondere kann zum Beispiel auch ein Förderband vorgesehen sein, welches teilweise in die Flüssigkeit eintaucht und damit den Schaum von der Flüssigkeitsoberfläche nach oben transportiert und vertikal oberhalb des Überlaufs aus dem Behälter ausgetragen werden kann.
Dadurch, dass eine Abstreiframpe verwendet wird, kann das aufschwimmende Material respektive der Schaum besonders effizient und mit geringem Flüssigkeitsverlust aus dem Behälter befördert werden. Gleichzeitig wird mit dem Überlauf ein konstantes Flüssigkeitsniveau im Behälter ermöglicht, so dass die Abstreifvorrichtung während des Verfahrens in konstanter Höhe gehalten werden kann. Damit kann das Wasserniveau unabhängig von, zum Beispiel durch eine Mischvorrichtung oder dergleichen verursachten Wellen, konstant gehalten werden. Gesamthaft wird damit eine Vorrichtung geschaffen, mit welcher das aufschwimmende Material besonders effizient von der Flüssigkeit abgetragen werden kann. Dem Fachmann ist klar, dass dazu der Behälter vorzugsweise mit einer Flüssigkeitszufuhr versehen werden kann, um das Flüssigkeitsniveau zu halten.
Die Vorrichtung zum Abtrennen von einem, auf einer Flüssigkeitsoberfläche einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum, umfasset einen Behälter mit einer ersten Behälterwand, wobei die erste Behälterwand einen Überlauf umfasst.
Bevorzugt weist der Behälter im Bereich der Abstreifvorrichtung, insbesondere auf einer Höhe des Überlaufs, eine Querschnittsfläche für die Flüssigkeitsoberfläche auf, wobei ein Verhältnis zwischen einem Behältervolumen des Behälters und der Querschnittsfläche grösser als 5 m3: 1 m2, vorzugsweise grösser als 8 m3: 1 m2, insbesondere bevorzugt grösser als 10 m3: 1 m2 ist. Damit wird bei gegebenem Volumen des Behälters die Querschnittsfläche relativ klein gehalten. Damit kann der Schaum in besonders konzentrierter Form erzeugt und von der Oberfläche abgetragen werden. Die Querschnittsfläche wird besonders bevorzugt auf Höhe des Überlaufs bestimmt. In einer beispielhaften Dimensionierung weist der Behälter bis zum Überlauf ein Volumen von 10 m3 auf, wobei die Querschnittsfläche (Oberfläche auf Höhe des Überlaufs) 1 m2 beträgt. In Experimenten hat sich gezeigt, dass insbesondere die Kombination der relativ geringen Querschnittsfläche und der Abstreifvorrichtung zu besonders guten Resultaten führen. Die Kombination ist insbesondere dann von grossem Vorteil, wenn das abzutrennende Material eine relativ hohe Dichte aufweist, womit wiederum der Schaum eine relativ hohe Dichte aufweist.
In Varianten kann das Verhältnis zwischen einem Behältervolumen des Behälters und der Querschnittsfläche kleiner als 5 m3 : 1 m2 sein.
Bevorzugt weist der Behälter im Bereich der Abstreifvorrichtung, insbesondere auf einer Höhe des Überlaufs, eine Querschnittsfläche für die Flüssigkeitsoberfläche auf, wobei ein Verhältnis zwischen einem Behältervolumen des Behälters und der Querschnittsfläche kleiner als 30 m3 : 1 m2, vorzugsweise kleiner als 20 m3 : 1 m2, insbesondere bevorzugt kleiner als 15 m3 : 1 m2 ist. Vorzugsweise ist ein Verhältnis zwischen einer Behälterhöhe, insbesondere vom Behälterboden bis zum Überlauf, zur Querschnittsfläche des Behälters grösser als 3 m : 1 m2, vorzugsweise grösser als 5 m:1 m2, insbesondere bevorzugt grösser als 10 m : 1 m2. In Varianten kann das Verhältnis zwischen einer Behälterhöhe, insbesondere vom Behälterboden bis zum Überlauf, zur Querschnittsfläche des Behälters auch kleiner als 3 m : 1 m2 sein. Vorzugsweise ist ein Behältervolumen grösser als 5 m3, insbesondere grösser als 10 m3. In Varianten kann das Behältervolumen aber auch geringer als 5 m3 sein.
Vorzugsweise läuft die Behälterwand des Behälters hin zur Querschnittsfläche auf Höhe des Überlaufs zusammen. Besonders bevorzugt verkleinert sich eine Querschnittsfläche des Behälters hin zur Querschnittsfläche auf Höhe des Überlaufs in einem oberen Fünftel des Behälters, vorzugsweise in einem oberen Drittel des Behälters. In Varianten kann der Behälter auch zylindrisch ausgebildet sein.
Vorzugsweise weist der Überlauf eine zur Flüssigkeitsoberfläche separate und insbesondere durch eine Trennwand von der Flüssigkeitsoberfläche abgetrennte Steigzone auf. Damit wird verhindert, dass durch eine Wellenbewegung grosse Mengen Flüssigkeit über den Überlauf aus dem Behälter austreten. Die Struktur dieser Steigzone kann einem Ausguss für die Milch eines Rahmabscheiders ähneln. Ein oberes Ende der Trennwand liegt dazu vorzugsweise oberhalb des Überlaufs, so dass der Schaum der Flüssigkeitsoberfläche nicht in die Steigzone gelangen und über den Überlauf aus dem Behälter austreten kann. Die Trennwand ist damit bevorzugt so ausgebildet, dass ein Trennwandbereich, welcher die Steigzone von der Flüssigkeitsoberfläche trennt, höher liegt, als der Überlauf. Die Trennwand kann zum Beispiel einen Kanal umfassen, welche mit der Innenwand des Behälters verbunden ist, wobei ein Kanaleingang unterhalb des Überlaufs angeordnet ist und ein Kanalausgang mit dem Überlauf fuldisch verbunden ist. Der Kanal kann zum Beispiel durch ein U-Profil realisiert sein, welches mit der Innenwand des Behälters verbunden, zum Beispiel verschweisst ist. In Varianten kann auf die Steigzone auch verzichtet werden.
Bevorzugt umfasst der Überlauf eine Umlenkung, womit eine Strömungsrichtung der Flüssigkeit vor dem Erreichen des Überlaufs um einen Winkel von mindestens 90° umgelenkt wird, um ein Austreten von Schaum beim Überlauf zu vermeiden. Damit kann verhindert werden, dass die aufsteigenden Blasen respektive Nanobubbles (siehe weiter unten), und damit gebildeter Schaum über den Überlauf austritt. Damit wird eine besonders effiziente Schaumabtrennung erreicht. Die Umlenkung kann Teil der Steigzone sein oder als separates Element, vorzugsweise vor der Steigzone ausgebildet und mit der Steigzone fluidisch verbunden sein. Die Umlenkung ist besonders bevorzugt am Eingangsbereich der Steigzone ausgebildet. Die Umlenkung von mindestens 90° bedeutet, dass eine mittlere Strömungsrichtung sich in zwei unterschiedlichen Zonen der Umlenkung um einen Winkel von mindestens 90° unterscheiden. Die Umlenkung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Flüssigkeit beim Eintritt in die Umlenkung nach unten und damit weg vom Überlauf geführt wird, um anschliessend wieder nach oben, hin zum Überlauf geführt zu werden. Da Blasen respektive Nanobubbles aufgrund der geringen Dichte aufsteigen, wird damit erreicht, dass die Blasen respektive Nanobubbles nicht respektive nur in geringem Massen in die Steigzone gelangen. Dem Fachmann sind dazu viele möglich Ausbildungen der Umlenkung bekannt.
In einem einfachen Fall kann die Steigzone durch ein vertikal angeordnetes Rohrstück realisiert sein, welches an demjenigen Rohrende, welches unterhalb des Überlaufs angeordnet ist, mit einem U-förmigen Rohrstück verbunden ist, wobei das U-förmige Rohrstück die Umlenkung bildet. Dem Fachmann sind weitere Ausbildungen der Umlenkung bekannt. Zum Beispiel kann die Steigzone auch mit Strömungsbrecher derart ausgestattet sein, dass die Flüssigkeit entlang der Steigzone um mindestens 90° umgelenkt wird. Grundsätzlich kann die Umlenkung die Flüssigkeit auch um weniger als 90° umlenken, zum Beispiel um 45° bis 90°. In einer weiteren Variante, insbesondere, wenn grosse Mengen an Schaum produziert werden, kann die Steigzone auch mehr als eine Umlenkung aufweisen. In einer besonderen Ausführungsform kann die Steigzone eine Umlenkung an der Flüssigkeitsoberfläche aufweisen, welche zur Flüssigkeitsoberfläche offen ist, so dass Schaum in der Steigzone an die Flüssigkeitsoberfläche getragen und dort abgeschabt werden kann. Damit fliesst die Flüssigkeit auf dem Weg zum Überlauf zuerst nach oben, hin zur Flüssigkeitsoberfläche, danach wieder nach unten, und wird wiederum nach oben, hin zum Überlauf umgelenkt. Die Steigzone kann mehrere solche Bereiche aufweisen, so dass die Flüssigkeit hin zum Überlauf mehrfach an die Flüssigkeitsoberfläche tritt. Dem Fachmann sind weitere Varianten zur Umlenkung eines Flüssigkeitsstroms hin zum Überlauf bekannt, mit welcher ein übermässiger Austritt von Schaum aus dem Überlauf vermieden werden kann.
In Varianten kann auf die Umlenkung auch verzichtet werden. Die Steigzone kann damit als einfaches Tauchrohr ausgebildet sein.
Weiter umfasst die Vorrichtung vorzugsweise eine Durchmischungsvorrichtung zum Durchmischen der Flüssigkeit. Die Durchmischungsvorrichtung kann einen Mischer, zum Beispiel einen Schaufelmischer, einen Einwellenmischer, einen Orbitalmischer, einen Mehrwellenmischer, einen Wirbelschichtmischer, einen Gasstrahl- oder Flüssigkeitsstrahlmischer oder dergleichen umfassen. Grundsätzlich kann die Durchmischungsvorrichtung auch ein Rührwerk umfassen. Die Durchmischungsvorrichtung ist vorzugsweise im Behälter angeordnet, so dass die sich im Behälter befindende Flüssigkeit durchmischt werden kann.
In Varianten kann auf die Durchmischungsvorrichtung auch verzichtet werden. In diesem Fall kann der Behälter zum Beispiel als Absetztank vorgesehen sein. Das zu reinigende oder aufzubereitende Gut kann in einem vorgelagerten Schritt mit der Flüssigkeit vermengt und anschliessend in den Behälter überführt werden kann.
In weiteren Varianten kann der Behälter mit dem Überlauf und der Abstreifvorrichtung als letzter Behälter einer Kaskade angeordnet sein, bei welcher in vorgelagerten Behältern jeweils der Schaum über eine Abstreifvorrichtung in den nächsten Behälter überführt wird. Die vorgelagerten Behälter müssen nicht zwingen einen Überlauf umfassen, so dass der jeweils nachfolgende Behälter in der Kaskade mit Flüssigkeit des vorangehenden Behälters gespiesen wird. Anderseits können auch mehrere Behälter der Kaskade (d.h. nicht nur der letzte Behälter) mit einem Überlauf ausgestattet sein. Weiter können auch mehrere der Behälter mit einer Durchmischungsvorrichtung ausgestattet sein (d.h. nicht nur der erste). Die Kaskade hat den Vorteil, dass der Schaum von zum Beispiel Schwebstoffen, welche eine höhere Dichte als die Flüssigkeit aufweisen (Sand und dergleichen) durch Absetzten gereinigt werden kann. Bei einer Aufbereitung von asphalthaltigem Material, bei welchem das Asphalt über den Schaum abgetrennt wird, kann damit Asphalt mit besonders hoher Reinheit erreicht werden. Es ist grundsätzlich möglich, in den Behältern der Kaskade unterschiedliche Flüssigkeiten, unterschiedliche physikalische Bedingungen (Temperatur, Dichte) und/oder chemische Bedingungen (Reagenzien, pH, Oberflächenspannung etc.) vorzusehen, um die Schaumabtrennung effizient zu gestalten.
Die Vorrichtung umfasst weiter eine Abstreifvorrichtung zum Abstreifen des Schaums von der Flüssigkeit. Die Abstreifvorrichtung kann als Förderbandabstreifer ausgebildet sein, bei welcher ein Förderband mit quer zur Bewegungsrichtung angeordneten Lamellen ausgestattet ist, wobei Lamellen an der Unterseite des Förderbands, durch die Bewegung des Förderbands, den Schaum von der Flüssigkeit abstreifen. Weiter kann die Abstreifvorrichtung auch als rotierender Abstreifarm ausgebildet sein. Dem Fachmann sind weitere Varianten bekannt.
Über die Abstreiframpe wird mit der Abstreifvorrichtung der Schaum aus der Flüssigkeit ausgetragen. Dazu ist die Abstreiframpe derart angeordnet, dass die Abstreifvorrichtung den Schaum über die Abstreiframpe von der Flüssigkeitsoberfläche über die erste Behälterwand aus dem Behälter hinaus befördern kann.
Vorzugsweise ist die Abstreiframpe derart angeordnet, dass ein erstes Ende innerhalb des Behälters, unterhalb des Überlaufs angeordnet ist. Damit taucht das erste Ende im Betrieb der Vorrichtung in die Flüssigkeit hinein, womit der Schaum besonders effektiv von der Flüssigkeitsoberfläche abgetragen werde kann. Je nach Höhe der durch die Durchmischungsvorrichtung verursachten Wellen, kann die Eintauchtiefe derart angepasst werden, dass das erste Ende der Abstreiframpe jeweils innerhalb der Flüssigkeit liegt. Dies kann zum Beispiel durch eine Neigung der Rampe erreicht werden. Vorzugsweise liegt das erste Ende der Abstreiframpe zwischen 1 cm und 100 cm, besonders bevorzugt zwischen 2 cm und 50 cm, insbesondere bevorzugt zwischen 5 cm und 25 cm unterhalb des Überlaufs. In Varianten kann die Abstreiframpe auch mehr als 100 cm unterhalb des Überlaufs angeordnet sein.
Die Abstreiframpe ist über die erste Behälterwand geführt, so dass der Schaum aus dem Behälter ausgetragen werden kann. Die maximale Höhe der Abstreiframpe kann damit grundsätzlich auf der Höhe des Überlaufs liegen. Vorzugsweise liegt die Abstreiframpe im Bereich der Behälterwand jedoch vorzugsweise höher als der Überlauf. Damit kann ein übermässiges Austreten der Flüssigkeit über die Abstreiframpe vermieden werden. Bevorzugt ist die Abstreiframpe im Bereich der Behälterwand, insbesondere des Überlaufs zwischen 1 cm und 100 cm, vorzugsweise zwischen 10 cm und 50 cm oberhalb des Überlaufs angeordnet. Die Höhe über dem Überlauf kann auch grösser als 100 cm sein. Besonders bevorzugt wird die Höhe des Überlaufs in Abhängigkeit der durch die Durchmischungsvorrichtung verursachten Wellen derart angepasst, dass die Wellen nicht über den höchsten Punkt der Abstreiframpe ragen. Damit kann ein Austreten der Flüssigkeit über die Abstreiframpe aus dem Behälter vermindert werden.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung weiter eine Rückführeinrichtung, insbesondere eine Fluidpumpe, womit im Betrieb eine über den Überlauf überlaufenen Flüssigkeit, insbesondere kontinuierlich, in den Behälter zurückgeführt werden kann. Damit wird ein Flüssigkeitsverlust gering gehalten. Damit muss dem System im Betrieb weniger Flüssigkeit nachgeführt werden. Dies wiederum hat zur Folge, dass, im Falle einer Beheizung der Flüssigkeit, Energie gespart, sowie im Falle eines Einsatzes von Reagenzien in der Flüssigkeit, ebendiese auch eingespart werden können. Insgesamt wird damit ein ökonomisches und ökologisches Verfahren zum Abtrennen von Schaum von einer Flüssigkeitsoberfläche ermöglicht. Die Rückführeinrichtung umfasst vorzugsweise eine Pumpe, insbesondere zum Beispiel eine Tauchpumpe, womit die überlaufende Flüssigkeit zurück in den Behälter gepumpt werden kann. In Varianten kann auf die Rückführeinrichtung auch verzichtet werden.
Bevorzugt umfasst der Behälter einen Sensor zur Ermittlung eines Volumenstroms der im Betrieb über den Überlauf überlaufenden Flüssigkeit, wobei die Rückführeinrichtung anhand des Sensors derart steuerbar ist, dass ein Pegel der Flüssigkeitsoberfläche konstant gehalten werden kann. In Varianten kann auf den Sensor auch verzichtet werden. Die Rückführeinrichtung kann auch kontinuierlich, vorzugsweise mit einem Überschuss an Flüssigkeit, betrieben werden. Damit kann der Pegel der Flüssigkeitsoberfläche in einfacher Weise konstant gehalten werden. In Varianten kann auf die Rückführeinrichtung auch verzichtet werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Einrichtung vorgesehen sein, um dem Behälter Flüssigkeit zuzuführen. Vorzugsweise umfasst der Behälter eine primäre Heizeinrichtung zum Beheizen der Flüssigkeit im Behälter. In Varianten oder zusätzlich kann statt einer primären Heizeinrichtung auch eine periphere Heizeinrichtung vorgesehen sein, insbesondere kann die Rückführeinrichtung eine solche periphere Heizeinrichtung umfassen.
Vorzugsweise umfasst die Rückführeinrichtung eine Heizvorrichtung, womit die übergelaufene Flüssigkeit beheizt werden kann. Damit kann einerseits die Flüssigkeitstemperatur im Behälter aufrecht erhalten werden. Vorzugsweise dient die Heizvorrichtung als Ergänzung für eine primäre Heizeinrichtung des Behälters. Weiter kann die Rückführeinrichtung mit der Heizvorrichtung auch die Funktion eines Durchlauferhitzers übernehmen, welcher die Flüssigkeit im Behälter heizt, so dass auf die primäre Heizeinrichtung des Behälters verzichtet werden kann. In Varianten kann auf die Heizvorrichtung der Rückführeinrichtung auch verzichtet werden.
Bevorzugt umfasst die Rückführeinrichtung eine Eintragungseinrichtung zum Einträgen eines Reagenzes in die übergelaufene Flüssigkeit und insbesondere eine bezüglich einer Strömungsrichtung nach der Eintragungseinrichtung angeordnete Mischeinrichtung zum Durchmischen der übergelaufenen Flüssigkeit. Damit kann sowohl initial als auch währen des laufenden Betriebs ein Reagenz in einfacher und effizienter Weise zugesetzt werden. Als Reagenzien können unterschiedliche Stoffe eingesetzt werden, insbesondere zum Beispiel Oxidationsmittel, Säuren, Basen, Fällungs- respektive Flockungsmittel, Schaumbildner etc. Die Aufzählung ist nicht abschliessend. Insbesondere im Zusammenhang mit der Mischeinrichtung kann damit ein Reagenz besonders effizient der Flüssigkeit des Behälters verteilt werden. In Varianten kann die Eintragungsvorrichtung auch unabhängig von der Rückführeinrichtung ausgebildet sein. Weiter kann auf die Eintragungsvorrichtung auch verzichtet werden.
Vorzugsweise ist eine Höhe des Überlaufs des Behälters einstellbar, insbesondere automatisch einstellbar. Damit kann der Überlauf einer durch die Durchmischungsvorrichtung verursachten Wellenbewegung angepasst werden. Zum Beispiel kann bei einer starken Durchmischung der Flüssigkeit damit der Überlauf entsprechend erhöht werden, um den Abfluss der Flüssigkeit zu verringern. In Varianten kann auf die Einstei I barkeit des Überlaufs auch verzichtet werden. Bevorzugt umfasst der Behälter eine zweite Behälterwand, welche ausserhalb der ersten Behälterwand angeordnet ist, wobei die Abstreiframpe derart angeordnet ist, dass die Abstreifvorrichtung den Schaum über die Abstreiframpe von der Flüssigkeitsoberfläche über die erste Behälterwand und die zweite Behälterwand aus dem Behälter hinaus befördern kann. Die zweite Behälterwand umschliesst vorzugsweise die erste Behälterwand, so dass die erste Behälterwand innerhalb der zweite Behälterwand zu liegen kommt. Dabei ist eine Höhe der ersten Behälterwand vorzugsweise höher als eine Höhe der zweiten Behälterwand. Anderseits kann prinzipiell die zweite Behälterwand auch höher als die erste Behälterwand sein. Die zweite Behälterwand kann auch lediglich im Bereich des Überlaufs angeordnet sein. In Varianten kann auf die zweite Behälterwand auch verzichtet werden. Im Bereich des Überlaufs kann in diesem Fall ein separates Gebinde positioniert sein, in welches die überlaufende Flüssigkeit fliessen kann.
Bevorzugt ist der Überlauf derart angeordnet, dass die überlaufende Flüssigkeit über die erste Behälterwand zwischen die erste Behälterwand und die zweite Behälterwand fliessen kann. In Varianten kann der Überlauf auch derart angeordnet sein, dass die überlaufende Flüssigkeit in ein separates Gebinde fliessen kann.
Bevorzugt umfasst die Durchmischungsvorrichtung ein erstes Rührwerk zum Durchmischen eines unteren Bereichs des Behälters, insbesondere zum Durchmischen eines aufzutrennenden Materials, sowie vorzugsweise ein zweites Rührwerk, welches oberhalb des ersten Rührwerks angeordnet ist, zum Durchmischen eines dotierenden Bereichs des Behälters.
Das erste Rührwerk dient dabei zum Durchmischen des aufzutrennenden Materials. Damit kann das Material umgewälzt und gegebenenfalls auch zerkleinert werden, um die Oberfläche zu vergrössern. Dadurch kann der abzutrennende Stoff besonders effizient an Gasblasen gebunden und an die Oberfläche transportiert werden, um dort den Schaum zu bilden.
Das zweite Rührwerk ist oberhalb des ersten Rührwerks angeordnet und dient zum Umwälzen der Flüssigkeit. Dieses zweite Rührwerk ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der abzutrennende Stoff eine höhere Dichte aufweist, als die Flüssigkeit. In diesem Fall kann die Flüssigkeit mit Stoffen versetzt sein, welche in der Flüssigkeit unlöslich sind, aber die Dichte der Flüssigkeit erhöhen. Durch die Umwälzung der Flüssigkeit wird damit erreicht, dass die unlöslichen Stoffe in Schwebe gehalten werden und so die Dichte homogen bleibt, so dass mit den Blasen der abzutrennende Stoff zur Flüssigkeitsoberfläche getragen werden kann. Die Umwälzung verhindert respektive vermindert ein Absetzen der unlöslichen Stoffe in der Flüssigkeit. Besonders bevorzugt wird mit dem zweiten Rührwerk die Flüssigkeit laminar homogenisiert, um ein Sedimentieren zu verhindern und gleichzeitig die Schaumbildung zuzulassen.
Vorzugsweise liegt im Verfahren ein Massenverhältnis zwischen dem Material und der Flüssigkeit zwischen 1 : 1 und 1 :2 (1 bis 0.5), vorzugsweise zwischen 4:5 und 3:5, insbesondere bei rund 3:4. Das Massenverhältnis kann auch kleiner 1 : 1 (z. B. 2: 1) oder grösser 1 :2 sein (z. B. 1 :3).
In einer besonderen Ausführungsform handelt es sich beim aufzutrennenden Material um bituminöses Strassenabbruchsmaterial. Weiter bevorzugt handelt es sich beim bituminösen Strassenabbruchmaterial entweder um unverarbeitetes bituminöses Strassenabbruchmaterial, welches, gegebenenfalls zerkleinert wird und so dem Prozess zugeführt wird. In einer weiteren Variante handelt es sich beim bituminösen Strassenabbruchmaterial um mechanisch aufkonzentriertes bituminöses Strassenabbruchmaterial, bei welchem der bituminöse Anteil durch einen Reibprozess aufkonzentriert wurde. Der abzutrennende Stoff ist in diesem Fall bituminöses Material. Im Prozess wird das bituminöse Material vom bituminösen Strassenabbruchsmaterial getrennt und durch Gasblasen, insbesondere Nanobubbles, an die Flüssigkeitsoberfläche getragen, wo damit der Schaum gebildet wird. Das bituminöse Material umfasst typischerweise Filler, so dass die Dichte des bituminösen Materials zwischen 1.03 g/ml (Dichte von Bitumen) und 2.2 g/ml (Dichte von Filler) liegt. Die Dichte des bituminösen Materials liegt vorzugsweise zwischen 1.5 und 2.1 g/ml, insbesondere bevorzugt zwischen 1.8 und 1.9 g/ml, kann aber auch unter 1.5 g/ml oder über 2.1 g/ml liegen. Die Dichte der Flüssigkeit wird durch die Anwesenheit von Filler erhöht, welcher nicht oder nur in geringem Masse bituminöses Material umfasst. Damit kann der Auftrieb des bituminösen Material mit den daran anhaftenden Gasblasen/Nanobubbles erhöht werden, womit wiederum eine effizientere Schaumbildung erreicht wird. Um aber den Filler in der Schwebe zu halten, ist es von Vorteil, die Flüssigkeit mit dem zweiten Rührwerk umzuwälzen. Damit wird ein Absetzen des Fillers respektive eine Gradientbildung der Dichte (nach unten hin zunehmende Dichte) verhindert werden. Die Verwendung des Fillers zum Erhöhen der Dichte der Flüssigkeit ist in diesem Verfahren von besonderem Vorteil, da der Filler bereits im Material enthalten ist und durch das Trennverfahren ohne spezielle Vorkehrungen ohnehin in die Flüssigkeit gelangt. Dem Fachmann ist jedoch klar, dass der Flüssigkeit auch andere Stoffe zugesetzt werden können, um die Dichte zu erhöhen. Insbesondere können zusätzlich Filler oder Ähnliche mineralische Materialien, aber auch lösliche Materialien wie Salze etc. separat und unabhängig von dem aufzutrennenden Material der Flüssigkeit zugegeben werden, um die Dichte zu erhöhen und damit den Auftrieb des abzutrennenden Stoffs mit den anhaftenden Blasen/Nanobubbles zu vergrössern.
In Varianten kann auf eines oder beide Rührwerke auch verzichtet werden. Auf das zweite Rührwerk kann verzichtet werden, falls zum Beispiel das erste Rührwerk bereits eine hinreichende Umwälzung der Flüssigkeit und damit eine homogene Dichte in der Flüssigkeit ermöglichten kann. Weiter kann auf das zweite Rührwerk verzichtet werden, falls die Dichte des abzutrennenden Stoffs hinreichend gering ist.
Vorzugsweise durchbricht eine Rührwerkswelle und/oder ein Rührwerkswellenlager, insbesondere eine Rührwerkswelle und/oder ein Rührwerkswellenlager der Durchmischungsvorrichtung, die erste Behälterwand. Damit umfasst vorzugsweise die Durchmischungsvorrichtung eine Rührwerkswelle, welche horizontal gelagert ist. Damit wird eine optimale Umwälzung von Feststoffmaterial erreicht, womit der Feststoff besonders optimal aufbereiten, zum Beispiel gereinigt werden kann. Die Lagerung der Rührwerkswelle in der Durchbrechung der ersten Behälterwand führt zu einem besonders einfach aufgebauten Reaktor für die Schaumabtrennung und insbesondere für die Aufbereitung von Feststoffen. In Varianten kann die Durchmischungsvorrichtung auch derart ausgebildet und angeordnet sein, dass keine Durchbrechung der ersten Behälterwand notwendig ist. Die Rührwerkswelle ist vorzugsweise in einem Bereich zwischen der ersten Behälterwand und der zweiten Behälterwand mit einem Antriebsmotor der Durchmischungsvorrichtung antreibbar gekoppelt. Der Antriebsmotor ist dabei insbesondere bevorzugt vertikal oberhalb der Rührwerkswelle angeordnet. Die Rührwerkswelle befindet sich vorzugsweise vollständig innerhalb der zweiten Behälterwand. Damit durchbricht die Rührwerkswelle die zweite Behälterwand vorzugsweise nicht. Diese Anordnung der Rührwerkswelle hat den Vorteil, dass Flüssigkeit, welche im Bereich der Rührwerkswelle, insbesondere bei einem Lager der Rührwerkswelle austritt, im Zwischenraum zwischen der ersten Behälterwand und der zweiten Behälterwand aufgefangen werden kann. Weiter kann im Verfahren der Zwischenraum zwischen der ersten Behälterwand und der zweiten Behälterwand mit der Flüssigkeit gefüllt werden, womit ein hydrostatischer Gegendruck im Bereich des Lagers der Rührwerkswelle erzeugt werden kann, um einen Austritt der Flüssigkeit bei der Rührwerkswelle zu vermeiden oder zumindest zu vermindern. Damit eine Belastung der Rührwerkswelle während des Betriebs durch Partikel des aufzubereitenden Materials vermindert werden, womit wiederum die Lager der Rührwerkswelle und die Rührwerkswelle selbst geschont werden können. Der Antriebsmotor ist vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht, oberhalb der Rührwerkswelle angeordnet. Im Betrieb, insbesondere wenn zwischen der ersten Behälterwand und der zweiten Behälterwand der Flüssigkeitspegel oberhalb der Rührwerkswelle befindet, liegt damit der Antriebsmotor vorzugsweise oberhalb des Flüssigkeitspegel. Der Antriebsmotor ist vorzugsweise über Kopplungsmittel mit der Rührwerkswelle gekoppelt. Die Kopplungsmittel sind vorzugsweise als Getriebe, als Antriebsriemen, als Antriebskette oder dergleichen ausgebildet. In Varianten kann der Antriebsmotor auch direkt mit der Rührwerkswelle antreibbar gekoppelt sein, wobei die Rührwerkswelle koaxial mit einer Antriebswelle des Antriebsmotors gekoppelt sein kann.
In einem Verfahren zum Abtrennen von einem, auf einer Flüssigkeitsoberfläche einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum wird typischerweise ein Feststoff und eine Flüssigkeit in den Behälter gefüllt. Die Durchmischungsvorrichtung durchmischt den Feststoff und die Flüssigkeit, womit eine auf der Flüssigkeitsoberfläche aufschwimmende Fraktion, insbesondere ein Schaum erzeugt wird. Mit der Abstreifvorrichtung wird der Schaum nun, vorzugsweise kontinuierlich, über die Abstreiframpe aus dem Behälter hinaus befördert. Dazu ragt die Abstreiframpe mit einem ersten Ende in die Flüssigkeit hinein. Die Abstreiframpe führt über die erste Behälterwand und, sofern vorhanden, über die zweite Behälterwand hinaus.
Vorzugsweise umfasst die Flüssigkeit, insbesondere zumindest teilweise, Nanobubbles, welche einen mittleren Durchmesser von vorzugsweise weniger als 2000 nm, vorzugsweise weniger als 1000 nm, insbesondere bevorzugt weniger als 500 nm aufweisen. Bevorzugt liegt der Durchmesser von mindestens 80%, vorzugsweise mindestens 90% der Nanobubbles zwischen 200 nm und 500 nm. Die Nanobubbles können sich an den abzutrennenden Stoff anlagern und dies so an die Flüssigkeitsoberfläche befördern, um dort einen Schaum umfassend den abzutrennenden Stoff zu bilden.
Nanobubbles sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Es handelt sich dabei um Gasblasen in einer Flüssigkeit, welche einen mittleren Durchmesser im Nanometerbereich aufweisen. Nanobubbles können relativ stabil in einer Flüssigkeit gehalten werden, insbesondere wesentlich stabiler als Makrobubbles, deren Blasen im Bereich von Millimetern liegt. Die Nanobubbles weisen gegenüber den Makrobubbles einen wesentlich höheren Innendruck auf. Weiter kann mit den Nanobubbles eine besonders grosse Volumenvergrösserung der Flüssigkeit erreicht werden, welche gegenüber von «normalen» Gasblasen um einen Faktor von bis zu 2.5-mal höher liegt. Weite wird mit den Nanobubbles auch eine besonders hohe spezifische Oberfläche erreicht, was insbesondere bei der Interaktion mit abzutrennenden Stoffen (z. B. von bituminösem Material aus Strassenabbruchsmaterial) von grossem Vorteil gegenüber den Mikro- oder Makrobubbles ist. Zudem weisen die Nanobubbles eine besonders hohe Stabilität bezüglich Koaleszenz auf, womit die grosse spezifische Oberfläche relativ lange aufrechterhalten werden kann. Weiter können damit freie Radikale gebildet werden, da hohe Energiemengen beim Kollabieren der Nanobubbles erzeugt werden können - beide Effekte sind von besonderem Vorteil bei der Abtrennung des abzutrennenden Stoffs.
Es sind diverse Techniken bekannt, wie die Nanobubbles erzeugt werden können. So sind Methoden wie Kavitation, Elektrolyse, Aufträgen von Nanoporen Membran- und Sonochemie mit Ultraschall bekannt. Allerdings fehlt es bislang an einer einfachen und kostengünstigen Methode zum Erzeugen von Nanobubbles für industrielle Anwendungen.
Es konnte nun überraschend gezeigt werden, dass Nanobubbles durch die Zersetzung von Peroxiden, insbesondere Wasserstoffperoxid, ein Bicarbonat, ein Persulfat oder eine Mischung davon in der Anwesenheit von Staub oder Filler in wässriger Lösung erzeugt werden können. Vorzugsweise beträgt dazu die Konzentration des Wasserstoffperoxids bezogen auf die Flüssigkeit (typischerweise bezogen auf das Wasser) zwischen 0.01 gew.% und 1 gew.%, vorzugsweise zwischen 0.03 gew.% und 0.3 gew.%. Mit diesen Werten wurden besonders optimale Resultate erreicht. In Varianten kann die Konzentration geringer als 0.01 gew.% oder höher als 1 gew.% sein. Statt Peroxide können auch andere Reagenzien eingesetzt werden, insbesondere zum Beispiel Bicarbonate oder Persulfate.
Im Verfahren werden daher die Nanobubbles vorzugsweise mit einem Peroxid, insbesondere Wasserstoffperoxid, ein Bicarbonat, ein Persulfat oder eine Mischung davon vorzugsweise in Anwesenheit von mineralischem Material, besonders bevorzugt in Anwesenheit von mineralischem Pulver erzeugt. Damit wird ein effizientes und kostengünstiges Verfahren zur Bildung von Nanobubbles geschaffen. Wie bereits oben erwähnt, sind dem Fachmann jedoch auch andere Techniken zum Erzeugen von Nanobubbles bekannt. Es sei zudem erwähnt, dass das Verfahren zum Erzeugen von Nanobubbles auch unabhängig von dem Verfahren der Schaumabtrennung durchgeführt werden und gegebenenfalls in anderen Anwendungen eingesetzt werden kann.
Bevorzugt wird das mineralische Pulver einen mittleren Korndurchmesser von weniger als 1 mm, vorzugsweise weniger als 0.5 mm, insbesondere bevorzugt weniger als 0.1 mm, weiter bevorzugt weniger als 0.07 mm aufweist. Der mittlere Korndurchmesser wird dabei zum Beispiel nach DIN 66165 (2016) ermittelt. Es hat sich gezeigt, dass mit geringem Korndurchmesser einerseits die Dichte der Flüssigkeit erhöht werden kann, wobei die Körner aufgrund der geringen Grösse einfacher in der Schwebe gehalten werden können (z. B. unterstützt durch eine Umwälzung mit dem zweiten Rührwerk). Weiter kann aufgrund der hohen spezifischen Oberfläche, besonders effizient Nanobubbles durch die Zersetzung von Peroxiden erreicht werden. Vorzugsweise ist der mittlere Korndurchmesser grösser als 0.01 mm, insbesondere grösser als 0.04 mm. In Varianten kann der mittlere Korndurchmesser auch grösser als 1 mm sein.
Bevorzugt umfasst das mineralische Pulver bezogen auf die Flüssigkeit einen Anteil von mehr als 0.1 gew.%, vorzugsweise mehr als 0.5 gew.%, insbesondere bevorzugt mehr als 1 gew.%. Es hat sich anhand vieler Experimenten gezeigt, dass mit einem Anteil von rund 1 gew.% sehr gute Ergebnisse bei der Erzeugung von Nanobubbles erreicht werden, während gleichzeitig die Dichte der Flüssigkeit damit hinreichend hoch ist, um einen hinreichenden Auftrieb des abzutrennenden Stoffs mit den anhaftenden Nanobubbles zu erreichen. Vorzugsweise umfasst das mineralische Pulver bezogen auf die Flüssigkeit einen Anteil von weniger als 10 gew.%, vorzugsweise weniger als 5 gew.%, insbesondere bevorzugt weniger als 2 gew.%. In Varianten kann der Anteil auch geringer als 0.1 gew.% oder grösser als 10 gew.% sein.
Vorzugsweise werden eine Flüssigkeit und ein mit einem abzutrennenden Stoff kontaminiertes Material mit einem Reagenz zur Bildung eines den abzutrennenden Stoff enthaltenden Schaumes in den Behälter gegeben und wobei der den abzutrennenden Stoff enthaltende Schaum mit der Abstreifvorrichtung abgestreift wird. Damit wird ein Verfahren geschaffen, mit welchem kontaminiertes Material gereinigt werden kann. Statt des kontaminierten Materials kann das Verfahren auch zur Aufbereitung eines Rohstoffes oder zur Trennung von Rohstoffen oder Recycling-Produkten eingesetzt werden. Das Verfahren kann zur Reinigung von Rohstoffe wie Gesteine, Erze, Kohle, etc. eingesetzt werden. Weiter kann das Verfahren im Bereich von Kläranlagen zur Aufbereitung von verunreinigtem Wasser etc. eingesetzt werden. Dem Fachmann sind weitere Einsatzgebiete, insbesondere in der Lebensmittelindustrie, Pharmaindustrie etc. bekannt.
Vorzugsweise umfasst das kontaminierte Material Bodenmaterial, Schlacke aus der Kehrichtverbrennung und/oder Recyclingmaterial, wobei der abzutrennende Stoff insbesondere Kohlenwasserstoffe, PAK (polyaromatische Kohlewasserstoffe), PFAS (Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen), Dioxin, Furane, bituminöses Material, Metalle, insbesondere Schwermetalle, Metalloxide oder Mischungen davon umfasst. Der abzutrennende Stoff kann weitere dem Fachmann bekannte Kontaminationsmaterialien umfassen, wie zum Beispiel Metallorganische Verbindungen wie z. B. organische Quecksilberverbindungen. Das kontaminierte Bodenmaterial umfasst damit zum Beispiel Humus, Sand, Gesteine, Mischungen davon etc.
Das Verfahren kann insbesondere eingesetzt werden, um Bodenmaterial von Dioxin und Furan zu befreien.
Das Verfahren wird vorzugsweise derart durchgeführt, dass ein Anteil an PFAS oder PAK im Bodenmaterial um mindestens 60 gew.%, vorzugsweise mindestens 80 gew.%, insbesondere bevorzugt um mindestens 95 gew.% reduziert wird.
In einer weiteren bevorzugten Variante wird mit der Vorrichtung respektive den Verfahren Schlacke aus der Müllverbrennung aufbereitet. Die Schlacke wird typischerweise in einem ersten Aufbereitungsschritt demetalisiert. In einem zweiten Schritt kann mit dem vorliegenden Verfahren die Schlacke aufgeschlämmt und mit Peroxid, insbesondere Wasserstoffperoxid, ein Bicarbonat, ein Persulfat oder eine Mischung davon versetzt werden. Damit werden Nanobubbles gebildet, welche sich an den Metalloxiden anlagern, womit die Metalloxide in Form eines Schaums von der Flüssigkeitsoberfläche abgetragen werden können.
Im Verfahren wird bevorzugt das kontaminierte Bodenmaterial im Behälter mit Wasser versetzt, um den respektive die abzutrennenden Stoffe als Schaum mit der Abstreifvorrichtung von der Wasseroberfläche abzutragen. Um die Abtrennung der Stoffe zu unterstützen können unterschiedliche Reagenzien eingesetzt werden, welche einerseits auf die Abtrennung des Stoffes vom Trägermaterial (z.B. PAK vom Gestein) und anderseits auf die Flotation des abgebtrennten Stoffes (gasbildende Reagenzien) gerichtet sind. Solche Reagenzien können zum Beispiel Säuren, Basen, Salze, Peroxide, organische Lösemittel etc. umfassen. Insbesondere können zum Beispiel Bicarbonate und/oder Wasserstoffperoxid vorgesehen sein. Dem Fachmann sind aber auch andere geeignete Reagenzien bekannt, welche insbesondere in Abhängigkeit des abzutrennenden Stoffes und des Trägermaterials ausgewählt werden können.
Bevorzugt umfasst das kontaminierte Material Strassenabbruchmaterial mit einem bitumenhaltigen Anteil, wobei der abzutrennende Stoff zumindest einen Teil des bitumenhaltigen Anteils umfasst. Der bitumenhaltige Strassenbelag setzt sich typischerweise aus einer obersten Deckschicht, welche die Fahrbahnoberfläche bildet, einer Binderschicht, einer Tragschicht und einer Fundationsschicht zusammen. Der bitumenhaltige Strassenbelag umfasst unter anderem bituminöses Material, Splitt, Sand, Filler respektive Bindemittel.
Im Verfahren wird bevorzugt das Strassenabbruchmaterial im Behälter mit Wasser versetzt, um zumindest einen Teil des bituminösen Materials als Schaum mit der Abstreifvorrichtung von der Wasseroberfläche abzutragen. Um die Abtrennung der Stoffe zu unterstützen können unterschiedliche Reagenzien eingesetzt werden, welche einerseits auf die Abtrennung des bituminösen Materials vom Trägermaterial (insbesondere vom Splitt, Sand, Filler) und anderseits auf die Flotation des abgetrennten bituminösen Materials gerichtet sind. Solche Reagenzien können zum Beispiel Säuren, Basen, Salze, Peroxide, organische Lösemittel etc. umfassen. Insbesondere können zum Beispiel Bicarbonate und/oder Wasserstoffperoxid vorgesehen sein. Die letztgenannten Stoffe haben in Versuchen zu einer besonders effizienten und effektiven Abtrennung des bituminösen Materials geführt. Dem Fachmann sind aber auch andere geeignete Reagenzien bekannt, welche insbesondere in Abhängigkeit des abzutrennenden Stoffes und des Trägermaterials ausgewählt werden können.
In Varianten kann das kontaminierte Material aber auch andere Materialien, insbesondere alle möglichen Sorten von Bauschutt, Dachpappe etc. umfassen. Weiter können die Materialien auch Sekundärrohstoffe umfassen, welche zur Wiederverwendung mit der erfindungsgemässen Vorrichtung aufbereitet, zum Beispiel gereinigt oder aufgetrennt werden können. Dem Fachmann ist eine Vielzahl an Materialien bekannt, welche mit der erfindungsgemässen Vorrichtung aufbereitet und/oder gereinigt werden können.
Vorzugsweise umfasst der Abzutrennende Stoff Partikel in der Flüssigkeit, welche einen grössten Durchmesser von weniger als 120 ,m, vorzugsweise weniger als 60 ,m, insbesondere bevorzugt kleiner als 40 ,m aufweisen, wobei die Partikel insbesondere als Schwebpartikel respektive Schwebstoffe in der Flüssigkeit vorliegen und die Flüssigkeit insbesondere als Hauptbestandteil Wasser umfasst. Damit kann mit dem Verfahren eine Flüssigkeit von Schwebstoffen befreit werden, welche insbesondere nur schwer absetzbar sind. Im Verfahren werden die Schwebstoffe respektive Schwebpartikel mittels Gasblasen an die Flüssigkeitsoberfläche transportiert, so dass die Schwebstoffe in einem auf der Flüssigkeitsoberfläche aufschwimmenden Material, insbesondere einem Schaum von der Flüssigkeit abgetrennt werden können.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird dazu der Schaum, welcher die Schwebstoffe enthält, mit einem Peroxid und ggf. Wärme erzeugt. Weiter kann der Schaum mit einem Peroxid und FeCI3, Bikarbonaten etc. erzeugt werden. Weiter kann der Schaum durch das Einträgen von Gasblasen, insbesondere von Luft, CO2, Sauerstoff etc. erreicht werden. Die Schaumbildung und kann dabei z.B. durch den Einsatz von Tensiden (Seife, insbesondere anionische, kationische, amphotere, nichtionische Tenside) erreicht werden. Dazu kann wahlweise ein Mischer, insbesondere ein Druck-, Gas- oder Wasserstrahlmischer, eingesetzt werden. Auf den Mischer kann auch verzichtet werden.
Durch das Abstreifen des auf der Flüssigkeitsoberfläche erzeugten Schaums kann der Anteil an Schwebestoffen in der Flüssigkeit reduziert werden. Die Flüssigkeit, insbesondere das Wasser, kann wie oben beschrieben im Kreislauf zirkulieren, um den Wasserspiegel in konstanter Höhe zu halten.
Vorzugsweise umfasst der Behälter Im Bodenbereich eine öffnen und schliessbare Bodenklappe, welche insbesondere Flüssigkeitsdicht ist. Damit kann besonders effizient das Material nach der Schaumabtrennung mittels Schwerkraft, nach unten ausgetragen werden. In Varianten kann auf die Bodenklappe verzichtet werden.
Vorzugsweise mündet die Bodenklappe in einem darunterliegenden Hilfsbehälter. Damit kann das Material nach der Schaumabtrennung aufgefangen werden. Bevorzugt umfasst der Hilfsbehälter eine Austragungsvorrichtung, womit das Material nach der Schaumabtrennung aus dem Hilfsbehälter ausgetragen werden kann. Der Hilfsbehälter ist vorzugsweise dicht mit dem Behälter verbunden, so dass die Flüssigkeit nicht aus dem Hilfsbehälter austreten kann. Dazu ist vorzugsweise die Austragungsvorrichtung derart ausgebildet, dass das Material nach der Schaumabtrennung oberhalb des Überlaufs ausgetragen wird. Damit wird verhindert, dass beim Öffnen der Bodenklappe die Flüssigkeit aufgrund der Hydrostatik aus der Austragungsvorrichtung austritt. Die Austragungsvorrichtung kann zum Beispiel einen Schneckenförderer umfassen. Nachdem das Material nach der Schaumabtrennung im Hilfsbehälter aufgenommen ist, kann die Bodenklappe geschlossen werden und - noch während das Material aus dem Hilfsbehälter ausgetragen wird - ein nächster Batch im Behälter gefahren werden. Damit wird eine besonders effiziente Vorrichtung zum Abtrennen von Schaum erreicht. In Varianten kann auf den Hilfsbehälter auch verzichtet werden.
Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels verwendeten Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer ersten
Ausführungsform einer Vorrichtung zum Abtrennen von einem auf einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer zweiten
Ausführungsform einer Vorrichtung zum Abtrennen von einem auf einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer dritten
Ausführungsform einer Vorrichtung zum Abtrennen von einem auf einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht eines Behälters mit einer ersten Behälterwand und einer zweiten Behälterwand, sowie einer Durch mischungsvorrichtung;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer vierten
Ausführungsform einer Vorrichtung zum Abtrennen von einem auf einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum; Fig. 6 eine schematische Darstellung gemäss Figur 5 mit einer alternativen Ausführung des Überlaufs;
Fig. 7 ein Diagramm zur Illustration der Reduktion des PAK-Anteils in kontaminierter Erde; und
Fig. 8 ein Diagramm zur Illustration der Reduktion des PFAS-Anteils in kontaminierter Erde.
Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zum Abtrennen von einem auf einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum. Die Vorrichtung umfasst einen Behälter 100, in welchem als Durchmischungsvorrichtung zwei koaxial angeordnete Mischwerke 101 angeordnet sind. Der Behälter 100 umfasst einen Überlauf 102, über welcher eine Abstreiframpe 103 angeordnet ist. Die Abstreiframpe 103 muss nicht zwingend am selben Ort angeordnet sein, wie der Überlauf 102. Unterhalb des Überlaufs 102 ist ein Trichter 1 10 vorgesehen, welcher die überlaufende Flüssigkeit aufnimmt und über eine Leitung 1 1 1 in ein Auffanggefäss 1 12 leitet. Von diesem Auffanggefäss 1 12 führt eine Leitung 1 13 zurück in den Behälter 100. Die Leitung 1 13 umfasst eine Pumpe 1 14 (welche auch als Tauchpumpe in dem Auffanggefäss 1 12 angeordnet sein kann), welche die übergelaufene Flüssigkeit zurück in den Behälter 100 pumpt. Der Behälter 100 umfasst weiter eine Abstreifvorrichtung, mit einem Förderband 120 und einem daran angeordneten Streifelement 121. Damit kann der aufschwimmende Schaum von der Flüssigkeitsoberfläche in Richtung der Abstreiframpe 103 abgeführt werden.
Durch das Abstreifen sowie durch die Mischwerke 101 werden Wellen verursacht, welche zu einem Überschwappen der Flüssigkeit über den Überlauf führt. Damit wird grundsätzlich das Flüssigkeitsniveau verringert, womit der Abstreifvorgang unterbrochen werden könnte. Dadurch, dass die übergelaufene Flüssigkeit in den Behälter 100 zurückgeführt wird, kann das Niveau der Flüssigkeit konstant gehalten werden, womit mit der Abstreifvorrichtung wirksam der Schaum von der Flüssigkeitsoberfläche abgestreift werden kann.
Die Vorrichtung 1 umfasst im Behälter 100 und/oder im Auffanggefäss 1 12 einen Niveausensor (nicht dargestellt), womit ein Flüssigkeitsniveau überwacht werden kann. Anhand der Daten des Niveausensors kann die Pumpe 1 14 gesteuert werden. In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Überlauf einen Durchflussmesser, welcher die Menge der überlaufenden Flüssigkeit misst. Der Durchflusssensor kann zum Beispiel in der Leitung 1 1 1 angeordnet sein. Anhand der Daten des Durchflussmessers kann die Pumpe 1 14 gesteuert werden.
Die Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung 2 zum Abtrennen von einem auf einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum. Diese Vorrichtung 2 ist als Kaskade ausgebildet. In einem ersten Behälter 200 ist ein Orbitalrührwerk 201 angeordnet. Der erste Behälter 200 umfasst eine Abstreiframpe 203, über welche ein aufschwimmender Schaum mit der ersten Abstreifvorrichtung, umfassend ein Förderband 220 und einem daran angeordneten Streifelement 221 , abgestreift wird. Der abgestreifte Schaum und überfliessendes Wasser gelangt in einen zweiten Behälter 230. Dieser umfasst vorliegend keine Durchmischungsvorrichtung, sondern fungiert vorliegend als Absetztank, um Sand und dergleichen vom Schaum abzutrennen. In einer weiteren Variante kann der zweite Behälter 230 jedoch ebenfalls eine Durchmischungsvorrichtung umfassen. Der zweite Behälter 230 umfasst einen Überlauf 232 und eine Abstreiframpe 233. Mit der zweiten Abstreifvorrichtung, umfassend ein Förderband 260 und einem daran angeordneten Streifelement 261 wird der im zweiten Behälter 230 aufschwimmende Schaum über die Abstreiframpe 233 abgestreift, während die überschwappende Flüssigkeit über den Überlauf 232 über einen Trichter 240 und eine Leitung 241 in einem Behälter 242 gesammelt wird. Die übergelaufene Flüssigkeit wird über die Leitung 243 und eine Pumpe 244 in einen Sammelbehälter 245 überführt - stattdessen kann die Flüssigkeit auch direkt in den ersten Behälter gepumpt werden. Im Sammelbehälter 245 kann die Flüssigkeit bearbeitet werden, zum Beispiel mit einem Reagenz versetzt, aufgeheizt, filtriert oder anderweitig bearbeitet werden. Vom Sammelbehälter 245 wird die Flüssigkeit dem ersten Behälter 200 zugeführt, um den Kreislauf wieder zu schliessen.
Die Vorrichtung 2 umfasst im Behälter 200 und ggf. auch im Behälter 230 einen Niveausensor (nicht dargestellt), womit ein Flüssigkeitsniveau überwacht werden kann. Anhand der Daten der Niveausensoren respektive der Durchflusssensoren kann die Pumpe 244, ein Flüssigkeitseinlassventil am Sammelbehälter 245, die erste Abstreifvorrichtung und/oder die zweite Abstreifvorrichtung gesteuert werden. Damit können konstante Flüssigkeitsniveaus in dem ersten Behälter 200 und dem zweiten Behälter 230 sichergestellt werden.
Die Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer dritten Ausführungsform einer Vorrichtung 3 zum Abtrennen von einem auf einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum. Die Vorrichtung 3 ist als mobile Vorrichtung ausgebildet und weist vorliegend den Grundaufbau eines Fahrmischers 330 auf. Der Behälter 300 ist damit in der Art eines Betonmischers ausgebildet und rotiert um seine Rotationsachse. An den Behälter 300 ist anschliessend ein Behälterfortsatz 301 angeordnet, welcher nicht mit dem Behälter 300 mit dreht. Der Behälterfortsatz 301 umfasst eine Abstreifvorrichtung mit einem Förderband 320 und einem daran angeordneten Streifelement 321, sowie einen Überlauf 302 und eine Abstreiframpe 303 - analog zur Vorrichtung 1 der Figur 1.
In Varianten kann der Behälter 300 auch über eine relativ zum Fahrzeug stationär angebrachte Abstreifvorrichtung ausgebildet sein, welche einen Abstreifarm umfasst, wobei der Abstreifarm horizontal in den Behälter 300 hineinragt. Der Abstreifarm kann derart positioniert sein, dass der aufschwimmende Schaum aufgrund der Rotation des Behälters 300 entlang des Abstreifarms aus dem Behälter 300 nach aussen geführt wird. Der Vortrieb des Schaums über die Abstreiframpe kann durch die Neigung der Abstreiframpe und die Rotationsgeschwindigkeit des Behälters 300 gesteuert werden. Die über den Überlauf austretende Flüssigkeit wird analog zur Vorrichtung 1 über eine Auffangvorrichtung und eine Pumpe in den Behälter 300 zurückgeführt. Dem Fachmann sind weitere Varianten bekannt. Die Figur 4 zeigt schliesslich eine schematische Darstellung einer Seitenansicht eines Behälters 400 mit einer ersten Behälterwand 401 und einer zweiten Behälterwand 402, sowie einer Durchmischungsvorrichtung 403. Die zweite Behälterwand 402 umgibt die erste Behälterwand 401 vorliegend vollständig in einem Abstand. Die Durchmischungsvorrichtung 403 ist über eine horizontal angeordnete Welle in der ersten Behälterwand 401 gelagert, so dass die Welle die erste Behälterwand 401 durchbricht. Auf der einen Seite ist die Welle über ein Antriebsriemen 404 mit einem Antriebsmotor 405 verbunden, welcher die Durchmischungsvorrichtung 403 antreibt. Während des Betriebs der Durchmischungsvorrichtung 403 dringt zwischen der Welle und der ersten Behälterwand 401 Flüssigkeit aus. Diese gelangt in den Zwischenraum zwischen der ersten Behälterwand 401 und der zweiten Behälterwand 402. Die Flüssigkeit wird über eine Leitung 410 und eine Pumpe 41 1 von dem Zwischenraum zurück in den Behälter gepumpt - wobei auf diese Rückführung auch verzichtet werden kann. Mit dieser Ausbildung des Behälters 400 und der Durchmischungsvorrichtung 403 mit der horizontalen Antriebswelle kann ein Flüssigkeitsverlust währen des Betriebs verringert werden. Weiter kann damit die Lager der Welle in der ersten Behälterwand 401 geschont werden, da durch den hydrostatischen Gegendruck ein durchströmen der Flüssigkeit und damit das Durchströmen von abrasiven Partikeln in den Lagern, weitgehend unterbunden werden kann.
Die Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer vierten Ausführungsform einer Vorrichtung 5 zum Abtrennen von einem auf einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum. Die Vorrichtung umfasst einen ersten Behälter 510, welcher über ein Fassungsvermögen von 10 m3 verfügt. Der Behälter 510 umfasst einen Überlauf
514, welcher als Tauchrohr mit einer Mündung in der Behälterwand ausgebildet ist. Der Tauchrohr umfasst am Eintrittsende, d. h. unter dem Flüssigkeitsniveau eine Umlenkung
515, so dass nach oben steigende Blasen und Nanobubbles nicht direkt in den Tauchkanal eindringen können. Damit wird verhindert, dass Schaum über den Überlauf 514 aus dem Behälter 510 austritt. Die Umlenkung 515 ist vorliegend als Wanne ausgebildet, in welche das Tauchrohr hineinragt. Die durch den Überlauf 514 austretende Flüssigkeit wird über einen Trichter 516 aufgefangen, um sie dem Prozess wieder zuzuführen. Zuvor kann die Flüssigkeit noch bearbeitet werden (Zugabe von Reagenzien, temperieren, filtrieren, etc.). Der Überlauf 514 definiert das Level der Flüssigkeitsoberfläche 513. Die Flüssigkeitsoberfläche 513 weist eine Oberfläche von 1 m2 auf. Die relativ kleine Flüssigkeitsoberfläche 513 hat den Effekt, dass aufsteigender Schaum konzentriert wird und so der Schaum effizienter abgeschöpft werden kann. Weiter ist der Druck der Nanoblasen damit auf kleiner Fläche konzentriert, womit die schweren Partikel effizienter nach oben geführt werden können. Die Vorrichtung 5 umfasst oberhalb des Levels der Flüssigkeitsoberfläche 513 eine Abstreiframpe 532, über welche der Schaum mit Streifelementen 531 , welche an einem Förderband 530 befestigt sind, von der Flüssigkeitsoberfläche 513 abgestreift werden kann. Durch die Bewegung des Förderbands 530 werden die Streifelemente 531 über die Flüssigkeitsoberfläche 513 bewegt, so dass der Schaum von der Flüssigkeitsoberfläche 513 über die Rampe 532 abgeführt werden kann.
Der Behälter 510 ist mit einem ersten Rührwerk 51 1 ausgestattet, welches im Bodenbereich des Behälters 5, oberhalb einer Bodenklappe 517 (siehe unten) angeordnet ist. Damit wird das aufzutrennende Material umgewälzt. Oberhalb des Rührwerks 51 1 ist ein zweites Rührwerk 512 angeordnet, womit die Flüssigkeit oberhalb des aufzutrennenden Materials laminar durchmischt wird. Damit wird eine homogene Dichte gewährleistet und insbesondere verhindert, dass Schwebeteilchen, insbesondere Filler, sich absetzen kann. Damit würde die Dichte verringert, womit wiederum der Auftrieb für das abzutrennende Material verringert würde. Durch das zweite Rührwerk kann damit die Effizienz des Trennverfahrens erhöht und unter Umständen sogar erst ermöglicht werden.
Im Bodenbereich des Behälters 510 ist eine Bodenklappe 517 vorgesehen. Diese mündet in einem darunterliegenden Hilfsbehälter 518. Die Bodenklappe 517 kann mehrteilig ausgebildet sein, insbesondere zweiteilig. Vorzugsweise schliesst die Bodenklappe 517 im Wesentlichen wasserdicht ab. Nachdem ein Batch aufbereitet und der Schaum abgetrennt wurde, kann die Bodenklappe 517 geöffnet werden, womit der Rückstand des aufzutrennenden Materials nach unten, in den Hilfsbehälter 518 gelangt. Der Hilfsbehälter 518 umfasst einen Schneckenförderer 520, 521. Der Schneckenförderer umfasst einen horizontalen ersten Bereich 520 und einen damit Fluiddicht verbundenen vertikalen respektive schräg nach oben verlaufenden zweiten Bereich 521. Der zweite Bereich 521 mündet oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche 513, so dass bei Öffnen der Bodenklappe 517 die Flüssigkeit nicht aus hydrostatischen Gründen aus dem zweiten Bereich 521 austritt. Während der Rückstand mit dem Schneckenförderer 520, 521 aus dem Hilfsbehälter 518 hinaus gefördert wird, kann bei wieder geschlossener Bodenklappe 517 bereits gleichzeitig der nächste Batch gefahren werden. Damit wird eine besonders effiziente Vorrichtung zur batchweisen Schaumabtrennung geschaffen. Die Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung gemäss Figur 5 mit einer alternativen Ausführung der Steigzone, welche zum Überlauf führt. Die Steigzone 600 umfasst dabei zwei Umlenkungen. Der Eintritt erfolgt unterhalb des Überlaufs und führt nach oben, hin zur Ebene auf Höhe des Überlaufs. In diesem Bereich ist die Steigzone nach oben offen, so dass Schaum aus der Steigzone an die Flüssigkeitsoberfläche austreten kann. Die Flüssigkeit wird anschliessend nach unten zu einer weiteren Umlenkung und schliesslich wieder nach oben, hin zum Überlauf geführt. Durch diese Ausbildung der Steigzone wird erreicht, dass die Flüssigkeit, welche dem Überlauf zugeführt wird, möglichst Schaumfrei ist.
Die Figur 7 zeigt ein Diagramm zur Illustration der Reduktion des PAK-Anteils in kontaminierter Erde. Konkret handelt es sich um eine Reinigung von Strassenrändern, die feine Asphaltpartikel enthalten, die von der Straße abgetragen und in die Erde gespült wurden. Diese Partikel weisen eine eine Dichte von 1 ,8 kg/L auf und sind damit schwerer als das Prozesswasser. Da diese Partikel mit polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen verunreinigt sind, ist die Konzentration der Schadstoffmoleküle, die sich vor der Behandlung in der Erde befanden, nach der Behandlung stark verringert, während sie im Schaum stark konzentriert sind. Die Versuche haben gezeigt, dass mit der Vorrichtung PAK-Anteile in kontaminierter Erde überraschend gut, mit einer Reduktion von bis zu 95 gew.% oder mehr reduziert werden kann.
Analog zeigt die Figur 8 ein Diagramm zur Illustration der Reduktion des PFAS-Anteils in kontaminierter Erde. Im Experiment wurde Bodenmaterial, welches per- und polyfluorierte Alkylverbindungen (PFAS) enthält, gereinigt. Diese Moleküle sind hydrophob und/oder weisen funktionelle Gruppen auf, welche es ihnen ermöglichen, sich durch hydrophobe und/oder elektrostatische Wechselwirkungen an die Nanobubbles zu heften, womit sie an die Flüssigkeitsoberfläche getragen werden. Die Grafik in Figur 8 zeigt, dass die Konzentration der Schadstoffmoleküle, die sich vor der Behandlung in der Erde befanden, nach der Behandlung stark abgenommen hat. Die Experimente zeigen eine sehr effektive Reduktion des PFAS-Anteils von bis zu 95 gew.% oder mehr.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass erfindungsgemäss eine Vorrichtung zum Abtrennen von einem, auf einer Flüssigkeitsoberfläche aufschwimmendem Schaum geschaffen wird, mit eine besonders effiziente Schaumabtrennung durchführbar ist.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zum Abtrennen von einem, auf einer Flüssigkeitsoberfläche einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum, umfassend einen Behälter ( 100) mit einer ersten Behälterwand, wobei die erste Behälterwand einen Überlauf (102) umfasst, sowie vorzugsweise eine Durchmischungsvorrichtung ( 101) zum Durchmischen der Flüssigkeit und einer Abstreifvorrichtung (120, 121) zum Abstreifen des Schaums von der Flüssigkeit, insbesondere der Flüssigkeitsoberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstreifvorrichtung derart ausgebildet und angeordnet ist, dass der Schaum vorzugsweise vom Überlauf räumlich getrennt, insbesondere vertikal oberhalb des Überlaufs aus dem Behälter ausgetragen werden kann.
2. Vorrichtung ( 1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abstreifvorrichtung ( 120, 121) eine Abstreiframpe ( 103) umfasst, wobei die Abstreiframpe ( 103) derart angeordnet ist, dass die Abstreifvorrichtung ( 120, 121) den Schaum über die Abstreiframpe ( 103) von der Flüssigkeitsoberfläche über die erste Behälterwand aus dem Behälter ( 100) hinaus befördern kann und wobei insbesondere ein horizontaler Winkel der Abstreiframpe in einem Winkelbereich zwischen vorzugsweise +/- 30°, insbesondere zwischen +/- 15°, insbesondere bevorzugt zwischen +/- 5° einstellbar, vorzugsweise automatisch ist.
3. Vorrichtung ( 1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (100) im Bereich der Abstreifvorrichtung (120, 121) eine Querschnittsfläche für die Flüssigkeitsoberfläche aufweist, wobei ein Verhältnis zwischen einem Behältervolumen des Behälters ( 100) und der Querschnittsfläche grösser als 5 m3: 1 m2, vorzugsweise grösser als 8 m3: 1 m2, insbesondere bevorzugt grösser als 10 m3: 1 m2 ist.
4. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlauf eine zur Flüssigkeitsoberfläche separate und insbesondere durch eine Trennwand von der Flüssigkeitsoberfläche abgetrennte Steigzone aufweist.
5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlauf eine Umlenkung umfasst, womit eine Strömungsrichtung der Flüssigkeit vor dem Erreichen des Überlaufs um einen Winkel von mindestens 90° umgelenkt wird, um ein Austreten von Schaum beim Überlauf zu vermeiden.
6. Vorrichtung ( 1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ( 1) weiter eine Rückführeinrichtung, insbesondere eine Fluidpumpe ( 1 14) umfasst, womit im Betrieb eine über den Überlauf ( 102) überlaufenen Flüssigkeit, insbesondere kontinuierlich, in den Behälter ( 100) zurückgeführt werden kann.
7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (100) einen Sensor zur Ermittlung eines Volumenstroms der im Betrieb über den Überlauf (102) überlaufenden Flüssigkeit umfasst, wobei die Rückführeinrichtung anhand des Sensors derart steuerbar ist, dass ein Pegel der Flüssigkeitsoberfläche konstant gehalten werden kann.
8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführeinrichtung eine Heizvorrichtung umfasst, womit die übergelaufene Flüssigkeit beheizt werden kann.
9. Vorrichtung ( 1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführeinrichtung eine Eintragungseinrichtung zum Einträgen eines Reagenzes in die übergelaufene Flüssigkeit und insbesondere eine bezüglich einer Strömungsrichtung nach der Eintragungseinrichtung angeordnete Mischeinrichtung zum Durchmischen der übergelaufenen Flüssigkeit umfasst.
10. Vorrichtung ( 1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Höhe des Überlaufs (102) des Behälters ( 100) und damit ein Level der Flüssigkeitsoberfläche einstellbar, insbesondere automatisch ist, vorzugsweise in einem Bereich von +/- 40 cm, insbesondere bevorzugt in einem Bereich von +/- 20 cm, besonders bevorzugt in einem Bereich von +/- 5 cm.
1 1. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (100) eine zweite Behälterwand umfasst, welche ausserhalb der ersten Behälterwand angeordnet ist, wobei die Abstreiframpe ( 103) derart angeordnet ist, dass die Abstreifvorrichtung (120, 121) den Schaum über die Abstreiframpe ( 103) von der Flüssigkeitsoberfläche über die erste Behälterwand und die zweite Behälterwand aus dem Behälter ( 100) hinaus befördern kann.
12. Vorrichtung ( 1) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Überlauf ( 102) derart angeordnet ist, dass die Flüssigkeit über die erste Behälterwand zwischen die erste Behälterwand und die zweite Behälterwand fliessen kann.
13. Vorrichtung ( 1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmischungsvorrichtung ein erstes Rührwerk zum Durchmischen eines unteren Bereichs des Behälters umfasst, insbesondere zum Durchmischen eines aufzutrennenden Materials, sowie vorzugsweise ein zweites Rührwerk umfasst, welches oberhalb des ersten Rührwerks angeordnet ist, zum Durchmischen eines dotierenden Bereichs des Behälters.
14. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rührwerkswelle und/oder ein Rührwerkswellenlager, insbesondere eine Rührwerkswelle und/oder ein Rührwerkswellenlager der Durchmischungsvorrichtung (101), die erste Behälterwand durchbricht.
15. Vorrichtung ( 1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührwerkswelle der Durchmischungsvorrichtung ( 101) die erste Behälterwand durchbricht und wobei die Rührwerkswelle in einem Bereich zwischen der ersten Behälterwand und der zweiten Behälterwand mit einem Antriebsmotor der Durchmischungsvorrichtung ( 101) antreibbar gekoppelt ist, wobei der Antriebsmotor insbesondere vertikal oberhalb der Rührwerkswelle angeordnet ist.
16. Verfahren zum Abtrennen von einem, auf einer Flüssigkeitsoberfläche einer Flüssigkeit aufschwimmendem Schaum, insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung ( 1) nach Anspruch 1.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit, insbesondere zumindest teilweise, Nanobubbles umfasst, welche einen mittleren Durchmesser von vorzugsweise weniger als 2000 nm, vorzugsweise weniger als 1000 nm, insbesondere bevorzugt weniger als 500 nm aufweisen. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanobubbles mit einem Peroxid, insbesondere Wasserstoffperoxid, ein Bicarbonat, ein Persulfat oder eine Mischung davon vorzugsweise in Anwesenheit von mineralischem Material, besonders bevorzugt in Anwesenheit von mineralischem Pulver erzeugt werden. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das mineralische Pulver einen mittleren Korndurchmesser von weniger als 1 mm, vorzugsweise weniger als 0.5 mm, insbesondere bevorzugt weniger als 0.1 mm, weiter bevorzugt weniger als 0.07 mm aufweist. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das mineralische Pulver bezogen auf die Flüssigkeit einen Anteil von mehr als 0.1 gew.%, vorzugsweise mehr als 0.5 gew.%, insbesondere bevorzugt mehr als 1 gew.% umfasst. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das mineralische Pulver bezogen auf die Flüssigkeit einen Anteil von weniger als 10 gew. %, vorzugsweise weniger als 5 gew. % umfasst. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (100) einen Sensor zur Ermittlung eines Volumenstroms der im Betrieb über den Überlauf ( 102) überlaufenden Flüssigkeit umfasst, wobei eine Rückführeinrichtung zum Rückführen der übergelaufenen Flüssigkeit in den Behälter (100) anhand des Sensors derart gesteuert wird, dass ein Pegel der Flüssigkeitsoberfläche konstant ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit und ein mit einem abzutrennenden Stoff kontaminiertes Material mit einem Reagenz zur Bildung eines den abzutrennenden Stoff enthaltenden Schaumes in den Behälter (100) gegeben werden und wobei der den abzutrennenden Stoff enthaltende Schaum mit der Abstreifvorrichtung ( 120, 121) abgestreift wird.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das kontaminierte Material Bodenmaterial, Schlacke aus der Kehrichtverbrennung und/oder Recyclingmaterial umfasst und wobei der abzutrennende Stoff insbesondere Kohlenwasserstoffe, PAK, PFAS, Dioxin, Furane, bituminöses Material, Schwermetalle, Metallorganische Verbindungen, insbesondere organische Quecksilberverbindungen, oder Mischungen davon umfasst.
25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass das kontaminierte Material Strassenabbruchmaterial mit einem bitumenhaltigen Anteil umfasst und wobei der abzutrennende Stoff zumindest einen Teil des bitumenhaltigen Anteils umfasst.
26. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Abzutrennende Stoff Partikel in der Flüssigkeit umfasst, welche einen grössten Durchmesser von weniger als 120 ,m, vorzugsweise weniger als 60 ,m, insbesondere bevorzugt kleiner als 40 ,m aufweisen, wobei die Partikel insbesondere als Schwebpartikel in der Flüssigkeit vorliegen und die Flüssigkeit insbesondere als Hauptbestandteil Wasser umfasst.
27. Verfahren zum Erzeugen von Nanobubbles, dadurch gekennzeichnet, dass ein Peroxid, insbesondere Wasserstoffperoxid, ein Bicarbonat, ein Persulfat oder eine Mischung davon mit einer Suspension aus Wasser und einem mineralischen Pulver vermischt wird.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das mineralische Pulver einen mittleren Korndurchmesser von weniger als 1 mm, vorzugsweise weniger als 0.5 mm, insbesondere bevorzugt weniger als 0.1 mm, weiter bevorzugt weniger als 0.07 mm aufweist.
29. Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass das mineralische Pulver bezogen auf die Flüssigkeit einen Anteil von mehr als 0.1 gew.%, vorzugsweise mehr als 0.5 gew.%, insbesondere bevorzugt mehr als 1 gew.% umfasst. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das mineralische Pulver bezogen auf die Flüssigkeit einen Anteil von weniger als 10 gew.%, vorzugsweise weniger als 5 gew.% umfasst.
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1390080A (en) * 1921-09-06 Ore-separator
US3705650A (en) * 1969-11-11 1972-12-12 August Gotte Vacuum flotation device
DE4209743A1 (de) * 1991-03-27 1992-10-01 Outomec Oy Flotationsmaschine
US6279749B1 (en) * 1999-02-10 2001-08-28 Voith Sulzer Papiertechnik Patent Gmbh Process and apparatus for removing solids from an aqueous paper fiber suspension
US20040222164A1 (en) * 1997-02-27 2004-11-11 Lawrence Conaway Method and apparatus for using peroxide and alkali to recover bitumen from tar sands
US20140102949A1 (en) * 2011-06-17 2014-04-17 Continuum Emvironmental, Llc Flotation of particles by chemically-induced sparging of bubbles
US20200155971A1 (en) * 2018-11-19 2020-05-21 Ewk Umwelttechnik Gmbh Flotation Device
US20200165143A1 (en) * 2016-10-05 2020-05-28 Kurita Water Industries Ltd. Floatation separation apparatus
WO2022018089A1 (de) * 2020-07-20 2022-01-27 Weibel Ag Aufbereitung von bitumenhaltigem strassenbelagsmaterial
CH717746A2 (de) * 2020-07-20 2022-01-31 Weibel Ag Aufbereitung von bitumenhaltigen Sekundärrohstoffen.

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1390080A (en) * 1921-09-06 Ore-separator
US3705650A (en) * 1969-11-11 1972-12-12 August Gotte Vacuum flotation device
DE4209743A1 (de) * 1991-03-27 1992-10-01 Outomec Oy Flotationsmaschine
US20040222164A1 (en) * 1997-02-27 2004-11-11 Lawrence Conaway Method and apparatus for using peroxide and alkali to recover bitumen from tar sands
US6279749B1 (en) * 1999-02-10 2001-08-28 Voith Sulzer Papiertechnik Patent Gmbh Process and apparatus for removing solids from an aqueous paper fiber suspension
US20140102949A1 (en) * 2011-06-17 2014-04-17 Continuum Emvironmental, Llc Flotation of particles by chemically-induced sparging of bubbles
US20200165143A1 (en) * 2016-10-05 2020-05-28 Kurita Water Industries Ltd. Floatation separation apparatus
US20200155971A1 (en) * 2018-11-19 2020-05-21 Ewk Umwelttechnik Gmbh Flotation Device
WO2022018089A1 (de) * 2020-07-20 2022-01-27 Weibel Ag Aufbereitung von bitumenhaltigem strassenbelagsmaterial
CH717746A2 (de) * 2020-07-20 2022-01-31 Weibel Ag Aufbereitung von bitumenhaltigen Sekundärrohstoffen.

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