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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entfernen schwimmender Stoffe von der Oberfläche einer wässrigen Flüssigkeit, mit einer Einrichtung aufweisend einen, einen begrenzten Querschnitt der Flüssigkeitsoberfläche umschließenden schwimmfähigen Sperrkörper, dessen Innenbereich eine unter dem Flüssigkeitsspiegel verlaufende Verbindung zur Flüssigkeit aufweist, und der mit seinem Innenquerschnitt mit einem außerhalb des Sperrkörpers befindlichen und unter der Flüssigkeitsoberfläche angebrachten Aufnehmer über eine Leitung mit eingebauter Förderpumpe verbunden ist, mit der die Oberschicht der Flüssigkeit und die darauf schwimmenden Stoffe in den Innenquerschnitt des Sperrkörpers geleitet werden und eine Schmutzphase bilden.
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Dabei kann es sich um eine wässrige Flüssigkeit handeln, auf deren Oberfläche eine kohlenwasserstoffhaltige Flüssigkeitsschicht wie Öl oder Fett schwimmt, wobei auch feste Partikel mit eingeschlossen sein können.
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Die Vorrichtung ist ein solcher Typ, der die verunreinigte Oberschicht der Flüssigkeit aufnimmt und einem Trennvorgang unterzieht, mit dem die verunreinigenden Stoffe entfernt werden.
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Der Einsatz einer solchen Vorrichtung ist zur Reinigung der Wasseroberfläche von Hafenanlagen, Schwimmbecken, Tanks, Vorratsbehälter u. dgl. bestimmt, um die auf der Oberfläche schwimmenden Stoffe zu entfernen.
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In der
WO 95/02 733 A1 ist eine Apparatur zur Rückgewinnung einer Öllache von der Oberfläche einer Flüssigkeit beschrieben, die eine Mixtur bilden. Es ist eine Sammeleinrichtung für die Mixtur vorgesehen zur Übergabe in einen Separationstank mittels einer Impellerpumpe. Die Sammeleinrichtung enthält Mixtur-Abstreifer zum Separieren des Öls von der Flüssigkeit in der Sammeleinrichtung nach Art eines Schwerkraftabscheiders. Die Sammeleinrichtung hat eine V-Form und wird von zwei Schleppbooten bewegt.
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Durch die
DE 197 18 590 A1 ist eine Vorrichtung zur Aufnahme einer Leichtflüssigkeitsschicht bekannt. Es ist ein Schwimmkörper vorgesehen, der mit einem Schleppboot auf der Wasseroberfläche bewegt wird. Der Schwimmkörper weist ein kreisförmiges Einlaufbecken auf, in das ein tangential verlaufender Flüssigkeitseinlauf mündet. Das Einlaufbecken besitzt eine Abflussöffnung, durch die Leichtflüssigkeit und Schwerflüssigkeit gemischt abfließen kann. Im Schwimmkörper ist ein Trennbehälter vorgesehen, in den das Leichtflüssigkeits-Schwerflüssigkeits-Gemisch abfließt. Der Trennbehälter hat im Bodenbereich einen Schwerflüssigkeits-Abfluss, der zur Außenseite des Schwimmkörpers führt und im oberen Bereich einen Leichtflüssigkeits-Überlauf, der zu einem Leichtflüssigkeitstank führt. In dem Schwerflüssigkeits-Abfluss ist eine Pumpe zum Absaugen der Schwerflüssigkeit eingebaut.
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In der
JP H08-71 549 A ist ein Öl-Wasser Separator beschrieben, der in einem Flüssigkeitstank angeordnet ist. Mit einem Schwimmer wird die Ansaugöffnung einer beweglichen Saugleitung in der Flüssigkeit justiert und das Öl-Wasser Gemisch über eine Speiseleitung in den Separator geleitet. Mit einer Luftdruckeinrichtung wird Druckluft in die Speiseleitung injiziert.
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In der
US 5 154 835 A ist ein Apparat und ein Verfahren zur Sammlung, Separation und Rückgewinnung von Öllachen von einer verunreinigten Flüssigkeit mit Hilfe eines schwimmfähigen Sammeltanks beschrieben, der im Bodenbereich einen Einlass besitzt und über einen beweglichen Anschluss mit einem Sammler an der Oberfläche der Flüssigkeit verbunden ist. Durch eine Öffnung strömt verunreinigte Flüssigkeit in den Sammeltank ein. Mit einer Druckluftleitung wird Druckluft in den Sammeltank geleitet, wodurch das Niveau im Sammeltank abgesenkt wird und steuerbar ist. Im Sammeltank erfolgt eine Flotation von Wasser und Öl, wobei das leichte Öl aufschwimmt und mit einer Pumpe aus dem Sammeltank entfernt wird.
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Die
GB 242 976 A beschreibt eine Saugstrahlpumpe, mit der klebrige und gallertartige Flüssigkeiten gefördert werden können.
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In dem Fachartikel „Solar power for pollution free boat propulsion”, In: Ship & Boat International, Okt. 1991, S. 29, 30 ist ein Solar Antrieb für ein Boot beschrieben. Es sind an Bord große Paneele mit fotovoltaischen Zellen installiert, die den Strom für einen Elektromotor liefern.
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In der
DE 33 21 189 A1 ist eine Vorrichtung zur Beseitigung von ölartigen Substanzen auf der Oberfläche von Gewässern mit einer schwimmenden Aufnahmeeinrichtung und einer dieser zugeordneten Speichereinrichtung für die ölartigen Substanzen beschrieben. Die Aufnahmeeinrichtung besteht aus einem oben offenen Aufnahmebehälter, der durch eine Regeleinrichtung in Bezug auf die umgebende Wasseroberfläche absenkbar und anhebbar ist. Der Aufnahmebehälter ist mit einer ÖL/Wasser-Separationseinrichtung ausgerüstet und weist eine Regeleinrichtung mit einem Regelkörper auf. Es sind Flutventile für Sammelräume des Aufnahmebehälters und des Regelkörper vorgesehen, mit denen die Eintauchtiefe einstellbar ist. Mit einer Hauptpumpe wird Ballastwasser über Bord oder Öl aus der Aufnahmeeinrichtung in eine Speichereinrichtung gefördert. Für eine Vorflotation ist in der Aufnahmeeinrichtung eine Ringleitung vorgesehen, die Luftverteiler aufweist, durch die die Luft nach oben ausströmt.
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Durch das deutsche Gebrauchsmuster
DE 94 16 816 U1 ist eine Schöpfvorrichtung bekannt, mit der die auf einer Flüssigkeitsoberfläche schwimmenden ausgeflockten Öl- oder Fetteilchen einer Reinigungsflüssigkeit entfernt werden. Diese Vorrichtung weist einen als Auftriebskörper ausgebildetes Schöpfgefäß auf, das kippbar gelagert ist und leer soweit in die Flüssigkeit eintaucht, dass es durch seinen Auftrieb kippt und Flüssigkeit hineinläuft. Durch das Gewicht der einlaufenden Flüssigkeit richtet sich das Schöpfgefäß allmählich auf, bis keine Flüssigkeit mehr hineinlaufen kann. Mit Hilfe eines, in das Schöpfgefäß eingetauchten Saugrohres und einer Saugpumpe wird die Flüssigkeit herausgepumpt, so dass das Schöpfgefäß wieder mehr Auftrieb bekommt und wieder in eine Schräglage kippt und wieder Flüssigkeit hineinläuft. Durch den Dauerbetrieb der Pumpe gerät das Schöpfgefäß in eine Schwingbewegung und schöpft dadurch Schluck für Schluck die Oberfläche der Flüssigkeit mit den darauf schwimmenden Verunreinigungen ab.
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Das bekannte Schöpfgerät hat sich in der Praxis bewährt, muss jedoch wegen seiner beweglichen Teile gewartet werden. Ferner ist die Leistungsfähigkeit begrenzt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren bereit zu stellen, das mit einer Einrichtung mit einfachem Aufbau in ihrer Wirkungsweise gegenüber bekannten Verfahren verbessert ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 aufgeführten Schritte gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Vorrichtung selbst keine bewegliche Teile wie ein „kippelndes” Schöpfgefäß besitzt. Durch diese Vereinfachung arbeitet die Vorrichtung praktisch wartungsfrei und hat ein größeres Anwendungsspektrum.
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Das Grundprinzip der Erfindung besteht darin, daß auf der Flüssigkeitsoberfläche ein in seiner Ausdehnung begrenzter Bereich geschaffen wird, der einen kleinen Teil der Flüssigkeitsoberfläche abschließt. Dieser in der Fläche abgegrenzte Bereich ist außerdem noch in seiner Höhe über dem Flüssigkeitsspiegel und in seiner Eintauchtiefe begrenzt. Diese beschriebenen Begrenzungen bilden eine sowohl flächenmäßige als auch eine volumenmäßige Barriere, so daß ein auf dieser eingeschlossenen Flüssigkeitsoberfläche schwimmendes Medium eingeschlossen ist und diese Sperre nicht selbsttätig überwinden kann.
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Wenn der innere Querschnitt der Sperre gespeist wird mit der verunreinigten Oberflächenschicht der äußeren Flüssigkeit, dann werden sich im Innenquerschnitt der Sperre die auf der Flüssigkeitsoberfläche schwimmenden Verunreinigungen dort anreichern und eine im Innenquerschnitt schwimmende Phase bilden. Darunter bildet sich eine von Verunreinigungen befreite Flüssigkeitsphase, die mit der äußeren Flüssigkeit in Verbindung steht und sich vermischen kann. Die Ausbildung der oberen Phase ist zunächst nur begrenzt durch die Höhe und Tiefe der Sperre, sie kann also eine beträchtliche Mächtigkeit haben. Diese Phase kann dann auf einfache Weise entfernt, beispielsweise abgeschöpft oder abgepumpt werden.
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Die Sperre kann aus einem oben und unten offenen Sperrkörper bestehen, der fest am Grund oder Rand der Flüssigkeitsoberfläche verankert ist. Der Sperrkörper ist vorteilhaft schwimmfähig ausgeführt, so daß die gesamte Vorrichtung mit einer Schwimmboje vergleichbar ist, die in Hafenbecken, Schwimmbädern, Tanks oder Behältern eingesetzt werden kann, um die Flüssigkeitsoberfläche von öl- oder fetthaltigen Verunreinigungen zu säubern.
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Die Speisung des Innenquerschnittes des Sperrkörpers mit Oberflächenflüssigkeit kann, mit einem außerhalb des Sperrkörpers angeordneten und dicht unter der Oberfläche gehaltenen Aufnehmer erfolgen, der über eine Leitung mit dem Innenquerschnitt des Sperrkörpers verbunden ist. Der Aufnehmer kann mit Hilfe eines Schwimmers unter der Flüssigkeitsoberfläche gehalten werden. Mit Hilfe einer in die Leitung eingebauten Förderpumpe kann ständig oder in Intervallen die Oberflächenschicht in den Innenquerschnitt gepumpt werden. Dadurch reichert sich das auf der Oberfläche schwimmende Medium im Innenquerschnitt des Sperrkörpers an, wobei die Flüssigkeit selbst durch den unten offenen Sperrkörper sich mit der äußeren Flüssigkeit austauschen kann. Das Medium kann mit einer Förderpumpe abgepumpt werden.
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Vorteilhaft ist die Förderpumpe als Strahlpumpe, vorzugsweise Luftstrahlpumpe ausgeführt, die von dem Aufnehmer Oberflächenflüssigkeit ansaugt. Hierfür ist die Förderleitung durch die Flüssigkeit von der Unterseite des Sperrkörpers in den Innenquerschnitt verlegt und als Steigleitung ausgeführt. Eine in den Steigteil eingebaute Luftstrahlpumpe saugt aus dem Aufnehmer die Flüssigkeit an und drückt sie in den Innenquerschnitt des Sperrkörpers hinein. Die Luftstrahlpumpe wird über einen Druckluftschlauch mit Druckluft versorgt. Durch das Einblasen von Luft in die Förderleitung entsteht ein Flatationsprozeß, der eine feine und schnelle Trennung von Kohlenwasserstoffen aus einer wässrigen Flüssigkeit bewirkt, so daß zusätzlich zu der einfachen und praktischen Förderpumpe noch eine Verbesserung (Beschleunigung) der Trennung kohlenwasserstoffhaltiger Teile aus wässriger Flüssigkeit erfolgt.
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Für das Abpumpen der angereicherten Schmutzphase aus dem Sperrkörper kann ebenfalls eine Strahlpumpe wie Luftstrahlpumpe benutzt werden, die in einer Förderleitung eingebaut ist, und die im Bereich des Sperrkörpers in der Flüssigkeit verlegt ist und bis in die Schmutzphase reicht. Dort kann Schmutzflüssigkeit über einen Aufnehmer aufgenommen werden. Dieser Aufnehmer kann wie der äußere Aufnehmer mit einem Schwimmer ausgerüstet sein, der den Aufnehmer unter dem Spiegel der Schmutzphase hält. Der Aufnehmer kann fest oder verstellbar am Sperrkörper montiert sein. Das andere Ende der Leitung führt aufsteigend aus der Flüssigkeit heraus in einen Auffangtank. In dem aufsteigendem Teil ist die Luftstrahlpumpe eingebaut und wird über einen Druckluftschlauch mit Druckluft versorgt.
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Für den Betrieb der beschriebenen Luftstrahlpumpen reicht ein geringer Überdruck aus. Die Druckluft kann mit bordeigenen Mitteln erzeugt werden. Hierfür kann eine Solaranlage am Sperrkörper angebracht sein, die Strom erzeugt. Der Strom wird für den Betrieb eine Kompressors benutzt der die Betriebsdruckluft liefert.
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Das Einpumpen und Abpumpen kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Die Vorrichtung kann in ölverschmutzten Oberflächengewässern für Öltrennarbeiten eingesetzt werden und trägt damit zum Umweltschutz bei.
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Wie bereits erwähnt, ist die Vorrichtung universell einsetzbar und kann in unterschiedlichen Abmessungen und Leistungsstufen gebaut werden, so daß ein breites Einsatzgebiet gegeben ist, das von großen Gewässern bis kleinen Flüssigkeitsbehältern wie beispielsweise Vorratstanks für Reinigungsflüssigkeiten in industriellen Oberflächenbehandlungsanlagen reicht. Zur Leistungssteigerung können mehrere Vorrichtungen in einem System zusammenarbeiten oder es können mehrere Aufnehmer vorgesehen werden.
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Nachfolgend ist an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 die schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Entfernen schwimmender Stoffe von der Oberfläche einer Flüssigkeit,
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2 die Draufsicht auf die Vorrichtung.
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Die Einrichtung nach 1 und 2 der Zeichnung weist einen zylindrischen Sperrkörper 1 auf, der als Schwimmkörper ausgeführt und einen geschlossenen Mantel und oben und unten offene Stirnflächen aufweist. Der Sperrkörper 1 taucht in eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser ein und ragt ein Stück aus der Flüssigkeit heraus, so daß ein begrenzter Querschnitt der Flüssigkeitsoberfläche hergestellt ist. Mit der Unterseite des Sperrkörpers 1 steht der Innenquerschnitt 2 des Sperrkörpers 1 mit der Flüssigkeit in Verbindung. Es kann ein Ausgleich von Flüssigkeit zwischen dem Innenquerschnitt 2 und dem äußeren Flüssigkeitsvolumen stattfinden. Es kann aber kein Austausch mit auf der Flüssigkeitsoberfläche schwimmenden Stoffen 3 wie Ölteppichen, Ölfilmen, Ölflecken, Fettaugen u. dgl. stattfinden. Ein auf der Flüssigkeit im Innenquerschnitt 2 schwimmendes Medium der vorstehend genannten Art aber auch feste Partikel schwimmen wegen ihres leichteren Gewichtes oben und können nicht ausgetauscht werden.
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Bei dem Sperrkörper 1 handelt es sich um einen ringförmigen Stahl- oder Kunststoffkörper, der in der dargestellten Lage schwimmfähig ist. Hierfür kann eine Doppelwandung vorgesehen werden, so daß eine Beschwerung mit Flüssigkeit oder Sand durchgeführt werden kann, um eine stabile Schwimmlage zu erreichen. Der Sperrkörper 1 kann an Stelle eines Tauchkörpers auch als Schwimmkörper mit einem bestimmten Tiefgang ausgeführt sein. Für den Flüssigkeitsaustausch ist dann im Boden des Schwimmkörpers eine Öffnung vorhanden. An Stelle einer runden Form für den Sperrkörper kann selbstverständlich auch eine eckige Form gewählt werden. Der Durchmesser des Innenquerschnittes des Sperrkörpers 1 kann je nach Leistungsstufe und Pumpenleistung variieren. Für kleine Flüssigkeitsoberflächen wie sie beispielsweise in Vorratstanks in Reinigungsanlagen vorkommen, kann der Sperrkörper 1 einen Durchmesser von einigen Zentimetern, beispielsweise 10 cm oder 20 cm betragen. Für Oberflächengewässer wie Seen oder Hafenbecken kann er mehrere Meter, beispielsweise 10 m oder 20 m betragen.
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Der Innenquerschnitt 2 des Sperrkörpers 1 steht über die Leitung 4 mit dem außerhalb des Sperrkörpers 1 angeordneten Aufnehmer 5 in Verbindung. Der Aufnehmer 5 ist an einem Schwimmer 6 befestigt und wird unter die Flüssigkeitsoberfläche gehalten. Aufnehmer 5 und Schwimmer 6 bilden eine Einheit, die gegenüber dem Sperrkörper frei beweglich ist. Der Aufnehmer 5 hat einen trichterförmigen Einlauf 7 und ist über einen Stutzen 8 an die Leitung 4 angeschlossen. Die Leitung 4 ist durch die Flüssigkeit gelegt und im Bereich des Innenquerschnittes 2 des Sperrkörpers 1 als Steigleitung 9 ausgeführt, die dicht unter der Flüssigkeitsoberfläche endet. Die Leitung 4 kann flexibel sein, wobei der Steigteil 9 aus einem starren Rohr besteht. Hierbei ist eine Anordnung denkbar, bei der der Sperrkörper stationär ist, und der Schwimmer mit dem Aufnehmer über die Flüssigkeitsoberfläche geführt wird. In die Steigleitung 9 ist eine Luftstrahlpumpe 10 eingebaut, die über die Druckluftleitung 11 an einen Kompressor 12 angeschlossen ist. Der Kompressor 12 wird über eine Solaranlage 13 mit Strom versorgt. Durch das Einblasen von Druckluft in die Steigleitung 9 wird durch den Aufnehmer 5 Flüssigkeit mit den darauf schwimmenden Stoffen 3 über die Leitung 4 angesaugt und durch die Steigleitung 9 in den Innenquerschnitt 2 gepumpt. Durch das Einblasen von Druckluft in die Steigleitung 9 entsteht ein Flotationsprozeß, der die Trennung von Flüssigkeit und den Schmutzstoffen beschleunigt.
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Durch das Hineinpumpen von Flüssigkeit und den darauf schwimmenden Schmutzstoffen 3 in den Innenquerschnitt 2 werden nur die Schmutzstoffe zurückgehalten und von der Flüssigkeit getrennt. Die Schmutzstoffe 3 werden in dem Innenquerschnitt 2 angereichert, während die Flüssigkeit sich wieder mit der äußeren Flüssigkeit vermischen kann. Es wird sich also auf der Flüssigkeit eine schwimmende Schmutzphase 14 mit einer gewissen Mächtigkeit bilden Die Schmutzphase 14 kann auf einfache Weise abgeschöpft oder abgepumpt werden. Im Ausführungsbeispiel erfolgt das Abpumpen durch die Leitung 15, die von der Flüssigkeitsseite her bis in die Schmutzphase 14 reicht, und dort einen Aufnehmer 16 bildet, durch den die Schmutzphase abgesaugt wird. Die Absaugung erfolgt mit der Luftstrahlpumpe 17 in den aufsteigenden Teil 18 der Leitung 15. Die Luftstrahlpumpe 17 ist über den Druckluftschlauch 19 an den Kompressor 20 angeschlossen, der durch die Solaranlage 13 mit Strom versorgt wird.
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An Stelle der beiden Kompressoren 12, 20, welche die beiden Pumpen 10, 17 mit Druckluft versorgen, können beide Pumpen mit nur einem Kompressor versorgt werden. Die Leitung 15 endet in einem nicht dargestellten Aufnahmebehälter, mit dem die Schmutzstoffe entsorgt werden. Der Aufnahmebehälter kann fest an der Vorrichtung installiert werden, er kann auch separat nebenher schwimmend ausgeführt sein oder an Ufern bzw. Beckenrändern oder Tankwänden installiert sein.
