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Vorrichtung zur Reinigung9 insbesondere ölhaltiger Abwässer Die erfindung
betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung insbesondere ölhaltiger Abwässer, unter
Spaltung, Flockung und Filtration.
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Pttr die Aufbereitung von Olemulsionen werden im Regelfall die Verfahrensechritte
Spalten oder Brechen der Emulsion, Abtrennen des öl. oder Fettes, Weiterbehandlung
des Spaltwassers, Beseitung oder Vernichtung des abgesohiedenen Öls und des anfallenden
Schlamms angewandt.
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Grundsätzlich kommen fUr die Reinigung öl- und ietthaltiger Abwässer,
d. h. fur die Spaltung und für die Abtrennung des Öls von den gespaltenen Emulsionen
Trennverfahren in Betracht, wie mechanisch-physikalische Verfahren, Säure-und Spaltverfahren,
Zugabe von Adsorptionsmitteln oder Demulgatoren, Aufrahmen, Plotieren, Separieren
und Flocken In der Praxis werden die verschiedensten Kombinationen von Spalt- und
Trennverfahren angewandt.
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Zu den verbreitesten Verfahren gehören einmal: die thermische Reinigung:
hierbei werden die ölhaltigen Abwässer angesäuert und auf Temperaturen zwischen
900 10000 erwärmt. Das Öl wird hierbei im wesentlichen ausgetrieben; zum anderen:
die chemische Ausflockung: hierbei werden dem vorgereinigten ölhaltigen Abwasser
Flockungsmittel zugesetzt und in nachfolgenden Vorrichtungen erfolgt die Trennung
in ausgeflockte Ölrttckstände und Reinwassera Bei einem speziellen bekannten Verfahren
wurden der vorgereinigten Emulsion Flockungsmittel an mehreren Stellen der Anlage
zudosiert und das Ganze schließlich in Flotationsbecken geleitet. Der Schlamm wurde
dort aufflotiert llnd abgesaugt. Eine Sicherheit für das Durchgehen von Schlämmen
gibt es allerdings nicht: bei schwankender Anlieferung war das Ergebnis der Reinigung
praktisch nicht vorhersagbar.
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Wurden dagegen bei gleicher Durchsatzleistung Papierfilter eingesetzt,
so bauten diese Filter sehr groß: die Durchsatzleistung war geringer; der Entwässerungsgrad
des Schlamms erheblich niedriger.
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Demgegentiber soll nun eine Vorrichtung vorgeschlagen werden, die
einmal wesentlich kompakter als vergleichbare bisherige Vorrichtungen ist und trotzdem
einen besonders guten Wirkungsgrad, auch bei schwankender Anlieferung, garantiert,
einer schwankenden Anlieferung, die vor allen Dingen bei dar Sondermlillbeseitung
bei verschiedenen Anlieferern in einem großen Gebiet in Kauf zu nehmen ist.
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Erreicht wird dies überraschend einfach durch ein tranportables Gehäuse,
innerhalb dessen die einzelnen Bauteile einer Pump- und Dosiereinrichtung untergebracht
sind; durch Anordnung der Anschlüsse dieter Pump- und Dosiereinrichtung in den Wänden
des Gehäuses; und durch ein angebautes, fest mit dem Kasten verbundenes Vakuumtrommelfilter
mit Ablaufpufferbe cken.
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Durch Anordnung der einzelnen Vorrichtungsteile innerhalb eines transportablen
Gehäuses wird es möglich, die kompakte Einheit beispielsweise an - möglicherweise
beim Anlieferer sogar existierende-Annahme- und Dekantierstationen anzuschließen
und ein bisher nicht für möglich gehaltenes Ergebnis zu erhalten.
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Durch den Anbau eines Vakuumtrommelfilters und die gefundene Kombination
der Einzelaggregate und die Ausnutzung des Vakuums sind keine großen Anlagen und
Anlagenteile mehr erforderlich. Die Becken können klein gebaut werden.
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Die ganze Vorrichtung ist in ihren Einselabschnitten übersichtlich,
der Behandlungsablauf gut sichtbar. Dies gewährleistet dem Gerät eine erhöhte Sicherheit.
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Durch die gewählte Kombination von Maßnahmen sind die Schlämme auch
nicht mehr - wie bisher - stark wuserhaltig.
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Erstmalig ist ein systema6tischer Ablauf unter Überwachung und Regelung
möglich.
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Da zum ersten Mal für die Reinigung von ölhaltigen Abwässern eine
wirklich einfache Vorrichtung vorgeschlqen wird, werden die Eingriffsmöglichkeiten
erhöht. so würde beispielsweise dannß wenn lediglich die Flotation zur Anwendung
käme,
mit dem Doppelten der Kosten zu rechnen sein.
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Vorzugsweise sind auf einer Gehäusezwischenbühne die Förder- und Dosierpumpenelemente
neben einem Reaktionsbehälter und einem der Sichtkontrolle dienenden Becken angeordnet;
und unter dieser Zwischenbühne ist ein mit dem Dekantrat beaufschlagtes umschaltbares
Doppelfilter, ein liegendes Gegenstromwärmeaustauscherelement, eine Dosiereinheit
für Flocculationsmittel sowie die Abwasserförderpumpe angeordnet.
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Zweckmäßig ist das Kontrollbecken mit schwimmer und Regler zur entsprechenden
Beaufschlagung der Abwasserförderpumpe ausgestattet.
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Zum erfindungsgemäßen Erfolg trägt bei, daß ein etwa 4 m langes Stromstörerohr
zwischen zwei Dosieranschlüssen vorgesehen ist, die Dosieranschlüsse bestehen aus
gelochten Rohren, die eine gute Verteilung der Dosierflüssigkeit bewirken. Günstig
ist es, daß in Kombination zwischen Wärmeaustauscher und Pörderpumpe über dem Gehäuseboden
eine Temperaturmeßstelle, ein Durchflußmesser sowie ein Strömungswächter eingebaut
sind.
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Vorzugsweise ist das angebaute Vakuumtrommelfilter als Drehfilter
mit sellartigem Trommelaufbau ausgebildet und mit einer Precoatschicht versehen,
deren oberste Schicht von einer Abschabeeinrichtung abschabbar ist.
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Durch die Zuordnung des beschriebenen Vakuumdrehfilters zur Pump-
und Dosiereinrichtung und hieraus resultierender besserer Schlammtrockung sind die
Aufwendungen für die weitere Behandlung des Schlamms erheblich geringer als bisher.
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Die Sicherheit gegen Schlammdurohbrüche wurde verbessert; der Schlammanfall
wurde durch starke Entwässerung ter ringert.
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Hierdurch wurde die Vorrichtung preiswerter; die Verfahrensführung
swingender .
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Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit bezug
auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen: Fig. 1 ein Konstruktionsbeispiel
für die erfindungsgemäße Maßnahme verdeutlicht; Fig. 2 erläutert die Erfindung schematisch
an einem anderen Ausführungsbeispiel.
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Ein mit Wandungen versehenes parallelepipedförmiges Gehäuse 50 enthält
die einzelnen Elemente der Vorrichtung.
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Sein boden ist bis unter ein angebautes Filter 20 mit Ablaufpufferbecken
21 gezogen0 Typische Gehäuseabmessungen sind s. Be 2m x 2 m Grundfläche + 2 m Höhe.
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Außen an die nur gestrichelt angedeuteten Gehäusewandungen sind Anschlüsse
zur Verbindung mit einer Annahme- und Dekantierstation herausgeführt. So erfolgt
der Einlauf in die Vorrichtung über eine in der Vorderwand liegende Perrdechlauchkupplung
aus Stahl 1; der anschluß von Dosierbehältern an die Kupplungen 9a vor der Pumpe
9, 12a vor der Pumpe 12, ebenfalls in der Vorderfront des Gehäuses und der Flanschanschluß
für die Verrundung zum Filter bei 17 in der Gehäuseseitenwandung.
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An den Ecken des Gehäuses sind nicht bezeichnete Greiferansätze für
Krantransport oder dergleichen vorgesehen.
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Im unteren Teil der Vorrichtung wird das angesaugte -Abwasser zunächst
auf ein Doppelfilter 2 gegeben, das über ein Umschaltventil 35 wahlweise beaufschlagbar
ist. Ein liegendes Gegenstromwärmeaustauscherelement 4, dessen Wärmetauscherfluidanschlüsse
ebenfalls bis in die Vorderwandung des Gehäuses geführt sind, schließt sich an In
der Rohrleitung zwischen Wärmeaustauscher 4 und Abwasserförderpumpe 8 sind eine
Temperaturmeßstelle 5, ein Flüssigkeitszähler 6 sowie ein Strömungswächter 7 zwischengeschaltet.
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Die Abwasserpumpe selbst besteht aus den Hauptteilen: Motor 25; Sammelabschnitt
26 und eigentlichem Sohadkenteil 27. Die Verbindung 11 zum Reaktionsbehälter 13
wird an der Stelle 10 von einem zur Annahme- und Dekantierstation gehörenden Flockungsmittelvorratsbehälter
45 über die Pumpe 9 beaufschlagt. Ein etwa 4 m langes Stromstörerrohr sorgt für
die Vordurchmischung. bevor bei 31 die beaufschlagung aus dem zur Annahme und Dekantierstation
( in Fig. 1 nicht zu sehen ) gehörenden aOH-Vorratsbehälter erfolgt. . Die Dosierstelle
31 sowie der Reaktionsbehälter 15 befinden sich bereits auf der Horizontalzwiachanbübne
51. vor einen weiten Stutzen 28 ist die Verbindung zum Kontrollbechen 15 hergestellt,
das mit nicht bezeichnetem Schwimmer und Regler versehen ist. Außer den beschriebenen
Abwasserförderpumpen sitzen sämtliche Dosierpumpen 9, 12 und 14 oben auf der Zwischenbühne
vor einem Schaltschrank 18. Seitlich am Kontrollbecken 15 sitzt eine Rindrosselklappe
16 mit dem erwähnten Flanschanschluß 17. Die Verbindung zum Filter ist aus zeichentechnischen
Gründen nur durch eine Wirkverbindungslinie 29 angegeben. Das als Vekuumdrehfilter
ausgebildete Filter 20 ist fest an das Gehäuse, wie oben erwähnt, zusammen mit dem
Abiaufpufferbecken
21 angeschlossen.
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Aus zeichentechnischen Gründen sind ein By-pass für den Wärmetauscher,
elektrische Meß- und Regelverbindungen, Schaltventile, Leitungen, eine Rückführleitung
zum Dekantratbehälter bei ungenügender Reinigung etcO in Fig. 1 nicht dargestellt
worden.
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Eine detailiertere Ausführungsform der Erfindung gibt Fig. 2.
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Mit Tankwagen wird Abwasser aus Gewerbe und Industrie angelie£ert,
das freies Öl? Emulsionen und Schmutzstoffe enthält. Die Wagen werden zur Annahme-
und Dekantierstation gefahren; die Entleerung erfolgt wahlweise in eines der Auffangbecken
41 über Grobabscheider, die hier als Siebkörper 40 dargestellt sind. Über nicht
bezeichnete Pumpen wird Abwasser aus Jeweils dem einen Becken in den dekantier 42
gepumpt0 Das Wasser in den Annahmebehältern 41 wird von Schwebstoffen und Schlamm
im Dekantier 43 getrennt.' Der Schlamm aus dem Dekanter geht zur Verbrennung; das
Dekantrat wird im Dekantratbehälter 43 gesammelt. Notleitungen sind für den Fall
vorgesehen, daß der Dekanter nicht arbeitet. Für diesen Notfall würden die Becken
41 als Absetzbecken benutzt; das Abwasser würde oben abgesogen; unten würden sich
die Schlämme etc. absetzen.
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Das Abwasser tritt nun in die transportable Einheit, die unter Umständen
an an der Betriebsstelle vorhandene Einrichtungen einfach über Anschlüsse anschließbar
ist.
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Bei der Perotschlauchkupplung wird das Abwasser in die Pump und Dosiersinrichtung
gesaugt, Bei Versagen des
Dekanters 43 kann auch direkt aus den
Annahmebehätern 41 abgesaugt werden0 Das Wasser tritt durch ein Umschaltventil 552
das wahlweise eines der Doppelfilter 2 beaufsohlagt0 Hierbei handelt es sich um
kleinere mechanische Filter, die siebartig ausgebildet sind. Alle Feststoffverschmutzungen
bis zur Maschenweite des Siebeinsatzes zo BO > 4 mm ) werden zurückgehalten Bei
sehr niedrigen Temperaturen t < 15°C) wird das Abwasser in einen Wärmetausoher
4 geführt5, der als Gegenstromapparat ausgebildet ist und der über ein vorhandenes
Heizungssystem erwärmbar ist. Ist eine Erwärmung nicht notwendig, so ist £ür diesen
Rall ein By-pass(Schieber 3-3) vorgesehene Zweck des Wärmeaustauschers ist es, ,
den Ablauf der chemischen Reaktionen, vor allem im Winter9 bei den geringen Xemperaturen
überhaupt möglich zu machen, In der Saugleitung der regelbaren mit Bezug auf Fig.
1 genau beschriebenen Förderpumpe 8 ( regelbar zwischen ca.
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1 - 10 m3/h t ist eine Temperaturmeßstelle 5 vorgesehen9 die etwa
aus einem Bimetallstreifen besteht und an den pH-Wert-Schreiber in einem Schaltschrank
18 angeschlossen ist. Weiter in der Saugleitung folgt ein Taumelsoheibenflüssigkeitszähler
6 mit Rohrleitungspaßstück, der den Durchsatz aufaddiert. Der Pumpe vorgeschaltet
ist ei Strömungswächter 7 zum Schutz der Abwasserförpumpe 8 gegen Trockenlauf0 Bei
Störung wird eine im Schaltschrank 18 befindliche Alarmeinrichtung betätigt.
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In der Druckleitung der Pumpe wird aus einem zur Annahme-und Dekantierstation
gehörenden Vorratsbehälter 45 mit einer Kolbenmembrandosierpumpe Flockungamittel
mit
bis zu 100 l/h zugegeben. Zwischen diesem ersten Dosieranschluß 10 mit gelochtem
Rohr und der nächsten Dosierstelle 31 ist zur optimalen Durchmischung ein ca 4 m
langes Rohr mäanderförmig ausgebildet und mit Stromstörern,z. B Schikanen, versehen.
Der Stromstörer sorgt für eine gute Durchmischung und ausreichende Verweil- bzw.
Reaktionszeit.
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Nun wird bei 31 aus dem Vorratebehälter 46 Natronlauge zugegeben,
um den pH-Wert anzuheben bzw. einen pH-Wert zwischen 8,5 bis 9 einzustellen. Ist
dieser pH-Wert erreicht, So stellt dies gleichzeitig den Bereich der geringsten
Löslichkeit der Schwermetalle im Abwasser dar0 Die Schwermetalle fallen auch in
Form von Hy'droxydflooken aus. Das vorgeflockte Abwasser wird Jetzt in einen mit
Rührwerk versehenen Reaktionsbehälter gegeben. Die Dosierpumpe wird also über die
pH-Werk-Messung im anschließenden Reaktionsbehälter 13 geregelt0 Der pH-Wert wird
im Schaltschrank registriert ( siehe angedeutete elektrische Verbindungen er Der
Raaktionsbehälter 13 ist zur besseren Durchmischung mit tangentialem Einlauf, Schikanen
und Rührwerk versehen. Das Rührwerk ist als Flügelrührer ausgebildet. Erfolgt die
pH-Messung mittels einer Elektrode, die ihrerseits die NaOH-Dosierung regelt ao
erfolgt andererseits eine Aufzeichnung bei 18 ( Kontrollmögliochkeit ).
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Durch die pH-Wert-Verschiebung werden die Metalle zum größten Teil
ausgefällt. Die kleinen Flocken werden durch Zugabe eines Polyelektrolyten 14 zu
großen filterbare Flocken vereinigt. bei 34 - 14 wird ein mit einem Disperser und
Wasser (Leitung 19) angesetztes Polymer zugeführt.
Die Wirkung
dieses Polymerzusntzes ist in der erwähnten Stabilisierung der Flocken zu sehen.
Eine optische kontrolle hinsichtlich der Güte der Flockung wird im Jetzt beaufschlagten
Kontrollbecken 15 vorgenommen. Bei unzureichender Flockung erfolgt eine Umschaltung
und damit Rückführung des Abwassers in den Dekantratbehälter 43. Hierzu ist das
Kontrollbecken mit entsprechenden Rückführleitungen versehen Jetzt verläßt das gereinigte
aber mit den Flocken belastete Wasser die kompakte Einheit am Flanschanschluß 17.
um in ein an sich bekanntes Vakuum-Tromelfilter 20 zu treten. Mit dem Vakuumdrehfilter
arbeitet man wie folget: zuerst wird eine gleiohmäßige Hilfsschicht aus einer Precoatsuspension
auf die Filtertrommel anfiltriert. Nachdem die gewünschte Schichtstärke ( bis zu
100 mm ) erreicht ist, wird die Hilfsschichtsuspension aus dem Filtertrog g abgelassen
und es erfolgt die 64gentliche Produktfiltration. Dabei bildet sich an der Ober
fläche der Hilfsschicht ein dünner Filterkuchen, der Je nach Eindringtiefe der Feststoffe
in die Hilfschicht von einem Procoatschaber mit einstellbarem Vorschub kontinuierlich
beispielsweise abgetragen wird. Durch das Vorrücken des Sohabers gegen die Trommel
wird stets auch eine dünne Schicht des Precoatmaterials gleicäzeitig mit abgeschabt,
so daß für die Filtration immer eine offene Filterfläche vorhanden ist. Als Filterhilfschicht
kann Kieselgur verwendet werden. . Da das Becken für die Filtertrommel nur zu einem
Drittel gefüllt ist ist kurz vor Wiederereichen des Beckens der schlamm ausreichend
vorgetrocknet. Das Filter liegt mit seiner Achse horizontal; der Aufbau der Trommel
ist zellartig. Innen wird Vakuum angelegt.
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Ncch Austritt aus dem Vakuumdrehfilter 20 geht das Abwasser in ein
Kontrollbecken 21, aus dem Proben entnommen werden können. Ist die Qualität des
Abwassers nicht zufriedenstellend, so wird es einer gegebenenfalls noch notwendigen
Nachbehandlung, beispielsweise über Pumpen, Leitungen und Ventile 23 - 24 zugeführt,
sonst in den Vorfluter eingeleitet. Im Ablaufpufferbecken 21 wird der pH-Wert registriert
und der Zyanid-und Nitritgehalt festgestellt, wonach über die evtl.
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flücktührung ( über 24) entschieden wird.
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Die Leitungen bis zum Reaktionsbehälter 13 sind eng ( z; B. 2 Zoll)
hinter dem Reaktionsbehälter werden weite Leitungen ( z. B. 150 mm Durchmesser )
verwendet.
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Von großem Vorteil ist es, daß nach der Flockenstabili-£»leerung das
Abwasser nicht mehr in Kontakt mit Pumpen oder anderen mechanischen Einrichtungen,
die es zusetzen könnte, bzw. in denen die Flocken zerstört werden könnten, kommt,
sondern in freiem Auslauf in das Vakuumdrehfilter 20 geführt wird.
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Am Vakuumdrehfilter sind noch Schwimmerschalter 37 vorgesehen, wobei
der obere zur Betätigung der Pumpe und der akustischen Alarmeinrichtung dient; der
untere schaltet sich ein und gibt ein Signal, wenn eine hohe bzw. zu hohe Filtrationsleistung
zur Verfügung steht, woraufhin die Pumpe 8 nachgeregelt wird.
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Auch im Kontrollbecken 15 ist ein weiterer Schwimmerschalter vorgesehen,
der in der Lage ist, die Pumpe 8 auszuschalten und eine Hupe zu betätigen, wenn
versehentsich der Ablaßschieber nicht geöffnet wurde.
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Im ontrollbeoken 21 kann das Redoxpotential gemessen werden, um eine
evtl. Nachbehandlung auszulösen. Hier soll ein pH-Wert von 5 - 9,5 ; im allgemeinen
von 8,5 - 9,vorliegen.
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Bei dem aus dem vorratsbehälter 15 zu dosierenden Blokkingsmittel
kann es sich beispielsweise um Eisen (III) chlorid handeln. Bei der aus 46 einzuspeisenden
Lauge ist man nicht auf Natronlauge beschränkt.
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Im Hinblick auf eine knappe Darstellung wurde nur das für die Erfindung
als unbedingt notwendig Erachtete in die Beschreibung aufgenommen, alles andere
wurde fortgelassen.
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Die vorstehend beschriebene Vorrichtung beruht also auf dem Prinzip
der Salsepaltung der Emulsionen; Flockung des Öls; fällung der Metalle; Ploooulation
mit Polyelektrolyten und Filtration der Sohlammphase vom Wasser.
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Unter den vorstehend benutzten Begriffen wurde folgendes verstanden:
Salspaltung und Flockung: Unter Salaspaltung werden die Verfahren, die bei hohen
oder niedrigen Temperaturen mit Salzzusatz arbeiten, verstanden. Durch Zugabe von
Chemikalien wie Eisen- oder Aluminiumsalze andererseits wird das Ausflocken feindisperser
und kolloidaler Teilchen aus stabilen Suspensionen erreicht. Der Flockungsvorgang
umfaßt Transport und Entstabilisierjung
g Anlagerung ) der Teilchen0
Auch ein Eindicken der sedimentierten Flocken ist möglich.
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Fällung: Dies ist die Überführung wassergelöster Stoffe ( z. Bo Metalle)
in eine wasserunlösliche Form.
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Flocculations Hierunter wurde die Bildung von grobdispersen Partikeln
durch Verknüpfung über kettenförmige Polymermolektile verstanden. Hier ist die Kolloidentladung
gegenüber dem Vorherrschen chemischer Kräfte von untergeordneter Bedeutung. man
verwendete hochmolekulare Sofffe mit viden ionisierbaren Stellen im Molekül, die
wegen ihrer Größe gleichzeitig mehrere Kolloidteilchen anlagern, Polyelektrolyte.
Die anschlisßende Zusammenfübung zu stailen, gut sedimentierten oder entwässerbaren
Flocken geschieht bei den kleinen Teilchen unter tnem Mikron durch die Brown'sche
Molekularbewegung, bei den größeren durch Rühren und Mischen des Wassers.
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Filtrat ion: Hier geht es um die Trennung des ausgeflockten bzw.
auagofällen 1- und Metallhydroxydschlämme von der Reinwasserphase.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die Behandlung ölhaltiger
Abwässer allein beschränkt. Für die Abscheidung von im Abwasser enthaltenen Detergensien
z. B.
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sind lediglich die innerhalb des Könnens des Abwasserfaohmanns liegenden
Anpassungen vorsunehmen.
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Ansprilohe: