AT394032B - Einrichtung zum aufbereiten von oelhaltigen schlaemmen - Google Patents

Description

AT 394 032 B

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Aufbereiten von ölhaltigen Schlämmen und anderen lipophilen Leichtstoffen mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.

Die Reduzierung von Schadstoffen in Abfällen wird ein immer dringlicheres Problem. Das gilt auch für ölhaltige Schlämme aus Leichtflüssigkeitsabscheidem. Leichtflüssigkeitsabscheider und Sandfänge werden in Betrieben benötigt, in denen leichtflüssigkeitshaltige Produkte verwertet, abgefüllt bzw. gelagert werden wie z. B. in Tankstellen, Kfz-Werkstätten, Fuhrparks und Garagen mit Abstell- und Waschplätzen. Wissenschaftlich durchgeführte Untersuchungen zeigen, daß die angefallenen Mengen an ölhaltigen Schlämmen in den letzten Jahren zum Teil ganz erheblich angestiegen sind. Gründe für diesen Mengenanstieg liegen sowohl in den gesetzlich geänderten Richtlinien bei der Entsorgung der Schlämme als auch in der damit verbundenen Intensivierung der Abscheiderentsorgung. Die hier erwarteten ölhaltigen Schlämme lassen sich grob als eine Mischung aus Wasser, Kohlenwasserstoffen und Feststoffen beschreiben. Die Kohlenwasserstoffe liegen dabei in emulgierter, suspendierter, kolloidaler oder auch gelöster Form vor. Die Feststoffe sind überwiegend mineralischer Natur und zum Teil benetzt mit den Kohlenwasserstoffen. Die Wasserphase ist dabei im allgemeinen mit Kohlenwasserstoffen belastet

Es ist nun bekannt, zur Trennung dieses Stoffgemisches ein Flotationsverfahren einzusetzen. Während des Aufbereitungsprozesses steigen die in den Schlämmen vorliegenden Öltropfen zum Teil durch eine natürliche Flotation an die Oberfläche. Durch das Einbringen von fein verteilten, kleinen Luftblasen wird dieser Vorgang beschleunigt. Durch den Lufteintrag kommt es durch die Ausbildung einer Strömungswalze zu einer Schlammdurchmischung, wodurch eingeschlossene Öltropfen frei werden und flotieren können. Zudem bewirkt dieser Mischvorgang, daß ein Teil des an den Feststoffen gebundenen Öles freigesetzt wird. Die Zugabe von grenzflächenaktiven Stoffen hat zur Folge, daß durch deren zusätzliche Waschwirkung der Vorgang der Öl-Feststofftrennung begünstigt wird. Neben den Ölen werden mineralische Feststoffe mit geringeren Durchmessern mitflotiert. Sie haben die Möglichkeit, in einer beruhigten Zone, in der keine Luftblasen einwirken, zu sedimentieren. Die flotierten Kohlenwasserstoffe sammeln sich an der Oberfläche als ölreiche Flotatschicht an, wobei diese Flotatschicht als Sammler für weitere aufsteigende Kohlenwasserstoffe dienen kann. Das Flotat wird diskontinuierlich abgezogen und kann nach einer Nachbehandlung verbrannt werden. Die vom Öl befreiten Restschlämme können nach Entwässerung deponiert oder gegebenenfalls biologisch weiter aufbereitet werden.

Von diesem Stand der Technik geht die Erfindung aus und sie sieht nun eine Einrichtung vor, mit der ein solches Verfahren möglichst effektiv abgewickelt werden kann, damit mit einem minimalen Energieeinsatz eine maximale Reinigung erzielt wird. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung jene Maßnahmen vor, die Gegenstand und Inhalt des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 sind.

Um die Einrichtung und ihre Wirkungsweise näher zu erläutern, wird sie anhand der beiliegenden Zeichnung im Detail erörtert, wobei zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung hier erklärt sind. Es zeigen:

Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau dieser Einrichtung in einer schematischen Darstellung und

Fig. 2 ein Detail während einer besonderen Stufe des Verfahrens.

Die Einrichtung der hier in Rede stehenden Art weist drei siloartige Behälter auf, wobei der erste Behälter als Flotationsbehälter (1) ausgebildet ist. Dieser siloartige, aufrechtstehende, zylindrische Flotationsbehälter (1) besitzt einen nach unten konvergierenden Kegelboden (2), in dem eine Vielzahl von Lufteintrittsdüsen (3) montiert sind. Im unteren Bereich dieses Behälters ist ein Anschlußstutzen (4) mit einem Absperrschieber vorgesehen. Im unteren Ende des Kegelbodens ferner ein Ablaßstutzen (5) mit Schieber. Die Achsen der Lufteinlaßdüsen (3) sind gegenüber einer gedachten Horizontalebene geneigt, ca. um 40°, wobei zweckmäßigerweise die bezüglich der vertikalen Mittelachse des Flotationsbehälters (1) zueinander diametral liegenden Lufteinlaßdüsen (3) paarweise gegeneinander gerichtet sind, und zwar in einer solchen Weise, daß sich deren gedachte Achsen innerhalb des Flotationsbehälters (1) schneiden. Knapp oberhalb des Kegelbodens (2) ist eine der Beschickung dienende Zellradschleuse (11) seitlich am Flotationsbehälter (1) angeflanscht, die hier über eine Fördereinrichtung (23) mit dem zu reinigenden Schlamm beschickt wird. Am zylindrischen Abschnitt des Flotationsbehälters sind ferner eine Vielzahl von übereinander angeordneten Kontroll- und Ablaßschieber (22) mit Schaugläsem vorgesehen. In der oberen Hälfte des Flotationsbehälters (1) ist ein kegelmantelförmiges Sieb (17) vorgesehen, dessen Basisdurchmesser etwa dem inneren Durchmess» des Flotationsbehälters (1) entspricht.

Dieses kegelmantelförmige Sieb (17) ist in seinem Spitzenbereich über ein Schanier (6) an einer vertikalen Welle (8) angelenkt, welche von einem außerhalb des Behälters (1) liegenden Motor (7) angetrieben wird, der seinerseits über einen Support (9) höhenverstellbar (Pfeil (10)) gelagert ist. Diese Welle (8) durchsetzt ein Rohr (12), das an seinem unteren Ende über einen Hebel (13) mit dem Sieb (17) verbunden ist. An seinem oberen Ende trägt das Rohr (12) einen umlaufenden Bund (14), in welchen mit einem Rollkörper die Kolbenstange einer kleinen Kolben-Zylinder-Einheit (15) eingreift, die anderseits mit dem Support des Antriebmotors (7) verbunden ist.

Im oberen Bereich des Flotationsbehälters (1) ist eine schräg angeordnete, sich im wesentlichen radial erstreckende Abstreifleiste (16) angeordnet, die Schräglage dieser Abstreifleiste (16) entspricht dem Basiswinkel des kegelmantelförmigen Siebes (17). Die Abstreifleiste (16) liegt knapp oberhalb dem normalen Füllniveau (31) des Rotationsbehälters (1). -2-

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Diese Abstreifleiste (16) führt zur Mündungsöffnung einer Rohrleitung (18) die ihrerseits in den oberen Bereich des nachgeordneten, siloartigen, als Flotatsabscheider (19) dienenden Behälters führt. Dieser Flotatsab-scheider (19) besitzt ebenfalls einen Kegelboden (20) mit Ablaßstutzen (24 und 25), die mit Absperrschiebern bestückt sind. Oberhalb der Mündung dieser Rohrleitung (18) ist ein Grobfilter (26) vorgesehen und in dem oberhalb des Grobfilters (26) liegenden Abschnitt des Flotationsbehälters (1) ist die Ansaugleitung (27) des Kompressors (21) angeschlossen, die in einen, als Luftaufbereiter (30) ausgebildeten, dritten siloartigen Behälter mündet. In diesem Luftaufbereiter (30) ist im oberen Abschnitt ein Heizregister (29) vorgesehen, im unteren Abschnitt ein Kühlregister (41), wobei das Heizregister (29) als Kondensator und das Kühlregister (41) als Verdampfer einer Kältemaschine (40) ausgebildet sind. Zwischen diesen beiden Registern ist ein die Kondensatabscheidung fördernder bzw. unterstützender Füllkörper (28) angeordnet, der Kegelboden des siloartigen Luftaufbereiters (30) ist mit einem Ablaßstutzen (34) ausgestattet.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist die Ansaugleitung (27) von oben nach unten verlaufend dargestellt. Auf ihrem durch das Heizregister (29) verlaufenden Abschnitt ist diese Leitung (27) in diesem Fall mit einer Wärmeisolation versehen, um zu vermeiden, daß dieser Abschnitt der Ansaugleitung (27) in diesem Bereich aufgeheizt wird, worauf noch im folgenden eingegangen wird, wenn die Arbeitsweise der Einrichtung zur Diskussion steht.

Der Abschnitt der Ansaugleitung (27) der hier in den Luftaufbereiter (30) führt, mündet frei in den unteren Bereich des Luftaufbereiters aus, nachdem er das Kühlregister (41) durchlaufen hat

Am oberen Deckel des Luftaufbereiters (30) ist der folgende Abschnitt der Ansaugleitung (27) zum Kompressor (21) angeschlossen, wobei hier zweckmäßigerweise noch ein Schnüffelventil (32) in diesem Abschnitt der Leitung vorgesehen wird.

Alle Behälter (Flotationsbehälter (1), Flotatabscheider (19) und Luftaufbereiter (30)), sind zweckmäßigerweise wärmeisoliert ausgebildet. Der Flotationsbehälter (1) kann dazu zur Gänze oder wenigstens teilweise doppelwandig ausgeführt sein, wobei in diesem Zwischenraum ein Heizmedium strömt, was hier jedoch nicht dargestellt ist. Manometer, Druckregler, Thermometer und andere Steuer- und Regeleinrichtungen sind hier nicht dargestellt. Ferner ist jeder der Behälter mit einer ebenfalls nicht dargestellten Überdruck-Sicherheitsklappe ausgestaltet. Soweit zum konstruktiven Aufbau der Einrichtung, die nun wie folgt arbeitet:

Der aufzubereitende bzw. zu reinigende Schlamm wird über eine Fördereinrichtung (23), die einen bekannten Aufbau hat und über die Zellradschleuse (11) in den Flotationsbehälter (1) eingefüllt, und über den Anschlußstutzen (4) wird Wasser mit einer Temperatur von ca. 50 °C eingefüllt und ein Mischungsverhältnis von Schlamm zu Wasser von ca. 1: 2 hergestellt. Der Flotationsbehälter (1) ist in einer geeigneten Weise beheizt, so daß die hier erwähnte Temperatur von ca. 50 °C während des gesamten Verfahrensablaufes eingehalten werden kann. Der inzwischen zugeschaltete Kompressor (21) bläst über die Lufteintrittsdüsen (3) Luft in den Behälter (1). Die Lufteinlaßdüsen (3) sind so konstruktiv gestaltet, daß sie erst bei einem frei einstellbaren Druck sich öffnen. Aufgrund der oben erwähnten Anordnung der Lufteinlaßdüsen wird das im Flotationsbehälter (1) befindliche Schlamm-Wasser-Gemisch sehr intensiv vermengt und durchwirbelt und die einzelnen Schlammteilchen aneinandergerieben, wodurch anhaftendes Öl und organische Partikel frei werden und innerhalb der Suspension (Flotationstrübe) hochschwimmen. Während dieses Vorganges kann das Sieb (17), das vorerst die in Fig. 1 ersichtliche Stellung eingenommen hat, über die Welle (8) gedreht werden, wodurch die Turbulenz der Strömung noch zusätzlich erhöht wird, die die Trennung der Teilchen begünstigt. Dieses Sieb (17) ist zweckmäßigerweise austauschbar, so daß Siebe mit unterschiedlichen Lochungen bzw. Maschenweite eingesetzt werden können, je nach Art der aufzubereitenden Schlämme. Zum erwähnten Antrieb des Siebes (17) dient der Motor (7). Es handelt sich hier um einen Getriebemotor, so daß die vorzugsweise veränderbare Drehzahl des Siebes (17) niedrig gehalten werden kann. Mit einer hier nicht näher gezeigten Hubeinrichtung kann während des Drehens des Siebes (17) dieses angehoben bzw. abgesenkt werden und gleichzeitig über die Kolben-Zylinder-Einheit (15) und das die Welle (8) umschließende Rohr (12) und den Hebel (13) kann das Sieb (17) um die horizontale Achse des Schaniers verschwenkt werden. Diese Bewegungen des Siebes (17) können einander überlagert und programmgesteuert werden. Hat das Sieb (17) seine waagrechte Lage innerhalb der Suspension (Flotationstrübe) angenommen und wird das Sieb in dieser Lage anschließend hochgefahren (Fig. 2), so wird dabei das Sieb (17) über das Flüssigkeitsniveau (31) der Suspension angehoben, wobei das in der Flüssigkeit oben schwimmende Flotat (ölhaltige Partikel, Fasern, Ölschaum) vom Sieb aus der Suspension herausgehoben wird. Da das Sieb (17) sich weiterhin dreht und nun von unten her an der Abstreifleiste (16) anliegt (Fig. 2), wird dieses Flotat vom Sieb (17) abgestreift und gelangt aufgrund des herrschenden Luftstromes in den nachgeschalteten Flotatabscheider (19).

Der vorstehend beschriebene Abräumvorgang geschieht kontinuierlich, d. h., nach dem Abstreifen des Flotats vom Sieb (17) (Fig. 2) wird dieses wiederum in die Suspension abgesenkt und dabei hochgeklappt und dann anschließend nach einiger Zeit innerhalb der Suspension wieder in seine waagrechte Stellung geschwenkt und anschließend hochgefahren, bis es wiederum von unten her am Abstreifer (16) anliegt. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis das anfallende Flotat zur Gänze abgeräumt ist.

Im Kegelboden (20) des Flotatabscheiders (19) sammelt sich das Flotat an und kann periodisch über die hier vorgesehenen Ablaßstutzen (24,25) und Schieber abgezogen werden. Feststoffe und Flüssigkeit werden hier getrennt. -3-

Claims (15)

1. AT 394 032 B Die bei diesem Absaugvorgang mitgezogene Luft bzw. die diesen Absaugvorgang unterstützende Luft strömt von hier über das Grobfilter (26) in den nachgeschalteten Luftaufbereiter (30). Die Ansaugleitung (27) wird dabei bis in den Bereich des Kegelbodens des Luftaufbereiters (30) geführt, wo sie frei ausmündet, und von wo die noch ölhaltige Warmluft durch das Kühlregister (4) hochsteigt, wobei der in der Luft befindliche Wasserdampf als Öl-Wasser-Gemisch kondensiert. Dieser Kondensationsvorgang setzt sich beim Durchströmen des Füllkörpers (28) nach oben fort Das Öl-Wasser-Kondensat sammelt sich im Kegelboden des Luftaufbereiters (30) an, von wo es über den Ablaßschieber (34) periodisch abgezogen werden kann. Die im Kühlregister (41) abgekühlte und nachfolgend gereinigte Luft wird dann im Heizregister (29) wiederum aufgeheizt und über den Kompressor (21) wieder in den Flotationsbehälter (1) gedrückt. Die für den Ablauf des Verfahrens benötigte Luft, die stark Ölhältig ist, wird in einem ständigen Kreislauf geführt. Eventuelle Luftverluste werden selbsttätig durch das Schnüffelventil (32) in der Ansaugleitung (27) ersetzt. Nach Beendigung der Flotation sedimentiert das ausgewaschene Material innerhalb kurzer Zeit. Im darüber befindlichen Wasser haben sich aufgrund der beim Bearbeitungsprozeß gefahrenen Temperaturen von ca. 50 °C die im aufzubereitenden Material vorher befindlichen Schwermetalle angereichert. Dieses Wasser wird nun über die Kontroll- und Ablaßschieber (22) abgelassen und dann in einer Emulsionsspaltanlage aufbereitet. Es kann anschließend wieder als Betriebswasser eingesetzt werden. Das gereinigte, feste Material wird über den Ablaßstutzen (5) abgelassen oder abgesaugt. Aufgrund der intensiven Verwirbelung der Suspension und der gewählten Arbeitstemperatur von ca. 50 ®C kann auf den Einsatz von Chemikalien (Tenside) verzichtet werden. Betriebmäßig gefahrene Versuche bestätigen dabei, daß aufgrund dieses Verzichtes des Einsatzes von Hilfschemikalien das Sedimentationsverhalten des gereinigten Materials nach der Flotation außerordentlich begünstigt wird. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 der gegenständlichen Einrichtung wird das kegelmantelförmige Sieb durch von oben her in den Flotationsbehälter (1) eingeführte Wellen und Rohre bewegt und betätigt. Für diesen Bewegungsablauf des kegelmantelförmigen Siebes können aber auch andere Hebelmechanismen eingesetzt werden, die evt. zur Gänze innerhalb des Flotationsbehälters (1) liegen oder die von einem seitlichen hier nicht dargestellten Abschnitt des Flotationsbehälters ausgehen. Außer Zellradschleusen (11) können auch andere Einrichtungen vorgesehen werden, um den zu reinigenden Schlamm hier in den Flotationsbehälter einzubringen. PATENTANSPRÜCHE 1. Einrichtung zum Aufbereiten von ölhaltigen Schlämmen und anderen lipophilen Leichtstoffen mit mindestens einem Flotationsbehälter und zumindest einer Umwälzeinrichtung, sowie Abzugvorrichtungen für das Flotat, das Wasser und den Schlamm, dadurch gekennzeichnet, daß in dem vorzugsweise beheizbaren, siloartigen, einen nach unten konvergierenden Kegelboden (2) aufweisenden Flotationsbehälter (1) ein in Form eines Kegelmantels ausgebildetes Sieb (17) vorgesehen ist, dessen Basisdurchmesser dem Innendurchmesser des Flotationsbehälters (1) entspricht und dieses Sieb (17) innerhalb und in der oberen Hälfte des Flotationsbehälters (1) höhenverstellbar, um seine vertikal ausgerichtete Kegelachse drehbar und um eine im Bereich seiner Kegelspitze liegende, horizontale Achse (6) schwenkbar ist und das in seiner oberen Endlage befindliche, mit seiner Kegelachse vertikal ausgerichtete und mit seiner Kegelspitze nach oben weisende Sieb (17) von unten her an einer im wesentlichen radial verlaufenden Abstreifleiste (16) anliegt, die zur Mündungsöffnung einer Rohrleitung (18) führt, die ihrerseits in den oberen Bereich eines nachgeordneten, siloartigen, als Flotatab-scheider (19) dienenden Behälter führt und im Kegelboden (2) des Flotationsbehälters (1) eine Vielzahl von Lufteinlaßdüsen (3) vorgesehen ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der im Kegelboden (2) des Flotationsbehälters (1) angeordneten Lufteinlaßdüsen (3) geneigt angeordnet und vorzugsweise bezüglich der Achse des Flotationsbehälters (1) diametral liegende Lufteinlaßdüsen (3) paarweise gegeneinander gerichtet sind.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (17) schanierartig am Ende einer von oben in den Flotationsbehälter (1) ragenden, mittels eines Motors (7) antreibbaren Welle (8) angelenkt ist und diese Welle (8) ein Rohr (12) durchsetzt, wobei dieses Rohr (12) gegenüber der Welle (8) axial verschiebbar gelagert ist und das untere Ende dieses Rohres (12) über mindestens einen Hebel (13) mit dem Sieb (17) verbunden ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (7) für die Welle (8) höhenverstellbar gelagert ist. -4- AT 394 032 B
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeeinrichtung (15) für das von der Welle (8) durchsetzte Rohr (12) am Motor (7) bzw. an dem den Motor tragenden Support (9) angelenkt ist.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinlaßdüsen (3) von einem Kompressor (21) gespeist sind, dessen Ansaugleitung (27) in den oberen Bereich des Flotatabscheiders (19) mündet
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der siloartige Flotatabscheider (19) unterhalb der Mündungsöffnung der Ansaugleitung (27) des Kompressors (21) ein Grobfilter (26) aufweist und der Flotatabscheider (19) in seinem nach unten gerichteten Kegelboden (20) durch Schieber (24,25) verschließbare Entnahmeöffnungen aufweist
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugleitung (27) des Kompressors (21) über einen Luftaufbereiter (30) geführt ist
9. 9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftaufbereiter (30) zwischen Flotatabscheider (19) und Kompressor (21) angeordnet ist
10. 10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftaufbereiter (30) einen siloartigen Behälter mit nach unten gerichtetem Kegelboden aufweist in dessen oberen Bereich ein Heizregister (29) und in dessen unteren Bereich ein Kühlregister (41) vorgesehen sind und die vom Rotatabscheider (19) kommende Ansaugleitung (27) des Kompressors (21) durch das Kühlregister (41) hindurchgeführt und frei in den unteren Bereich des siloartigen Behälters ausmündet und im oberen, oberhalb des Heizregisters (29) liegenden Bereich die zum Kompressor (21) führende Ansaugleitung (27) angeschlossen ist
11. 11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizregister (29) als Kondensator und das Kühlregister (41) als Verdampfer einer Kältemaschine (40) ausgebildet sind.
12. 12. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kühl- (41) und Heizregister (29) ein die Kondensatabscheidung fördernder Füllkörper (28) vorgesehen ist.
13. 13. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ansaugleitung (27) des Kompressors (21), vorzugsweise in dem unmittelbar vor dem Kompressor (21) liegenden Abschnitt ein Schnüffelventil (32) vorgesehen ist.
14. 14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis .13, dadurch gekennzeichnet, daß die die Einrichtung bildenden Behälter wärmeisoliert ausgeführt sind.
15. 15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeder einzelne der die Einrichtung bildenden Behälter mindestens mit einer Überdruck-Sicherheitsklappe bestückt ist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -5-