DE4100242C2 - Verfahren zur Aufbereitung einer ölhaltigen, insbesondere ölemulgierten Flüssigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Aufgrund gesetzlicher Vorschriften müssen auch ölhaltige Abwässer aufbereitet werden.

Die organische Verschmutzung der Abwässer wird durch den che­ mischen Sauerstoffbedarf (CSB-Wert, mg/l) bestimmt. Der CSB-Wert ist ein in der Abwassertechnik gebräuchlicher Summenparameter, der die Verschmutzung des Wassers (im Wasser enthaltene oxidier­ bare Kohlenstoffverbindungen) kennzeichnet.

Da eine Kläranlage in der Regel nur etwa 90% vom Eingangs-CSB- Wert abbauen kann, ist es erforderlich, mit Vorbehandlungsan­ lagen, wozu auch Emulsions- und Waschwassertrennanlagen zählen, das Abwasser so aufzubereiten, daß am Kläranlagenauslauf vorge­ gebene Grenzwerte für den CSB-Wert eingehalten werden können.

Aus der CH-PS 460 656 ist eine Aufbereitung einer ölemulgierten Flüssigkeit bekannt, bei der eine Trennung und Konzentration des Ölgehaltes durch Verdampfen des wässrigen Mediums erfolgt. Hierbei wird es als ausreichend angesehen, wenn die Ölkonzentration auf ungefähr 50% gebracht wird. Das so gewonnene Öl/Wassergemisch wird in einer Heizvorrichtung verbrannt. Gemäß dieser Schrift können auch mehrere Verdampferstufen hintereinander geschaltet werden, wobei diese Hintereinanderschaltung der Optimierung des Verdampfungswirkungsgrades dient, die eigentliche Konzentrierung der Emulsion erfolgt in jeder Stufe derart, daß eine Verbrennung des Gemisches möglich ist. Bei diesem bekannten Verfahren treten erhebliche Mengen an Öl in die wässrige Phase über, so daß hier ein weiterer Trennschritt (Evakuieren) erforderlich ist.

Aus der CH-PS 516 323 ist ein weiteres Verfahren zur Trennung ölhaltiger Emulsionen bekannt. Auch hier erfolgt die Konzentrierung derart, daß das gewonnene Öl einen für eine Verbrennung geeigneten niedrigen Wassergehalt hat. Ebenso wie bei der vorherigen Schrift enthalten die Brüden relativ hohe Mengen an organischen Verunreinigungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zu schaffen, durch das eine unzulässige Belastung des Abwassers durch Schadstoffe und damit eine unzulässige Verschlechterung des CSB-Wertes vermieden ist.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht in einem Ver­ fahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbildungen des Verfahrens beschreiben die Unter­ ansprüche.

Dadurch, daß erfindungsgemäß nicht durch Verdampfung eine Auf­ konzentration auf die maximal erreichbare Ölkonzentration oder gar auf die verlangte Endkonzentration (etwa 98% Ölgehalt) erfolgt, sondern auf eine erheblich niedrigere Konzentration, wird der übertritt von Schadstoffen in den Dampf (und damit das Abwasser) zumindest weitgehend vermieden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des figürlich dargestellten Ausführungsbeispiels für eine entsprechende Aufbereitungsanlage erläutert.

Die ölhaltigen Altemulsionen und Waschwässer werden über Rohr­ leitungen 1 und 2 in den Sammelbehälter 3 mit Bodenräumer 4 geleitet. Mit dem Bodenräumer 4 werden die Sedimente, die sich abgelagert haben, in die Schlammtasche 6 gefördert. Mittels der Pumpe 7 werden die Emulsionen und Waschwässer dem Zweiphasen- Dekanter 8 zugeführt, mit dem Schmutzstoffe aus den Emulsionen und Waschwässern (durch Zentrifugalkraft, etwa 4000 g) ausgeschie­ den werden. Diese vorgereinigten Emulsionen und Waschwässer werden hiernach dem Sammelbehälter 9 zugeführt. Aufschwimmende Öle werden mittels schwenkbarer Skimmölrinnen 10 und 11 abge­ skimmt und in den Skimmölsammelbehälter 12 geleitet.

Mittels der Pumpe 13 werden die vorgereinigten Emulsionen und Waschwässer über den Vorwärmer (Wärmetauscher) 14 und den Nach­ erhitzer (Wärmetauscher) 15 in den Anlagenvorlagebehälter 16 geleitet. Im Vorwärmer 14 werden die Emulsionen und Waschwässer von 20°C (Raumtemperatur) auf ca. 45°C und im Nacherhitzer 15 auf etwa 90°C erwärmt. Als Heizmedium dient für den Vorwärmer 14 Kondensat aus einer späteren Verfahrensstufe, das über Leitung 17a zugeführt und als Abwasser über Leitung 17b abgeführt wird (Eintrittstemperatur ca. 60°C, Austrittstemperatur ca. 35°C), sowie für den Nacherhitzer 15 Warmwasser von ca. 130°C Vorlauf­ temperatur (Leitung 18) und ca. 70°C Rücklauftemperatur (Lei­ tung 19).

Mittels der Zuförderpumpe 20 werden die auf ca. 90°C erwärmten Emulsionen und Waschwässer in den Wärmetauscher 21 der ersten Verdampfungsstufe I geleitet. Im Wärmetauscher 21 werden die ölhaltigen Medien auf Verdampfungstemperatur von ca. 95°C (bei entsprechendem Vakuum) erwärmt und in den Brüdenabscheider 22 geleitet. Im Brüdenabscheider erfolgt die Trennung von Dampf und nicht verdampftem Medium.

In den Wärmetauscher 23 der zweiten Verdampfungsstufe II werden der Dampf sowie mittels der Pumpe 24 das nicht verdampfte Medium geleitet. In dieser Verdampfungsstufe vedampft wieder ein Teil Wasser bei ca. 85°C und entsprechendem Vakuum, wobei der Dampf von der Stufe I kondensiert und als Abwasser abgeleitet wird.

Dieser Vorgang wiederholt sich in den Verdampfungsstufen III und IV, wobei in der Stufe III die Verdampfung bei etwa 75°C und in der Stufe IV bei etwa 65°C und entsprechendem Vakuum erfolgt. Der Dampf von der Stufe IV wird mittels des Kondensators 25 kondensiert. Als Kühlmedium wird Kühlturmwasser eingesetzt (Leitungen 26 und 27). Das Kondensat der Stufe IV wird wie das der übrigen Stufen als Abwasser abgeleitet.

Das Vakuum in den Verdampfungsstufen wird mit der Vakuumpumpe 28 erzeugt. Die Abluft der Vakuumpumpe wird über den Aktivkohle­ filter 29 in die Atmosphäre geleitet. Im Aktivkohlefilter werden leicht flüchtige Stoffe, die in der Luft enthalten sein können, abgeschieden.

Ja nach Ölkonzentration und sonstigen Schadstoffbelastungen der Emulsionen und Waschwässer ist nicht ganz zu vermeiden, daß mehr oder weniger Schadstoffe thermisch oder mechanisch beim Verdampfungsprozeß in die Dampfphase gelangen und somit das Abwasser belasten (CSB-Wert). Um diese Belastung des Ab­ wassers so gering wie möglich zu halten, werden die Emulsionen und Waschwässer durch Verdampfung nicht - wie bisher - auf Endkonzentration (ca. 98% Ölgehalt) aufkonzentriert, sondern je nach Eingangskonzentration nur bis max. 20% Ölgehalt.

Die mit der Verdampfungsanlage I bis IV auf max. 20% Ölgehalt aufkonzentrierte Emulsion wird mittels der Pumpe 30 in den beheizbaren Sammelbehälter 31 gefördert. In ihm wird das Produkt zur Erzielung einer niedrigen Viskosität auf mindestens 98°C erwärmt (mittels Warmwassers von 130/70°C, Leitungen 32 und 33). Mittels der Pumpe 34 wird die heiße aufkonzentrierte Emulsion dem selbstentschlammenden Dreiphasenseparator 35 zugeführt (Trennfaktor 6000-8000 g), in dem dem aufkonzentrierten Produkt das Öl größtenteils entzogen wird, so daß ein Öl mit einem Wassergehalt von 5%-20% (Leitung 36) und eine wässrige Phase (Leitung 37) mit einem Ölgehalt bis 5% erzielt werden. Der Separator wird hierbei zwecks Erzielung einer höheren Ver­ weilzeit nur mit max. 1/3 der Effektivleistung gefahren (ge­ drosselter Zulaufstrom).

Gleichzeitig werden mit dem Separator 35 mechanische Verunreini­ gungen, die in den aufkonzentrierten Emulsionen enthalten sein können, ausgeschieden und als Dünnschlamm in den Sammelbehäl­ ter 38 geleitet (automatische Entschlammung des Separators). Hiermit wird erreicht, daß der Schmutzstoffgehalt im Öl begrenzt wird. Der Dünnschlamm kann zur weiteren Entwässerung zum De­ kanter 8 zurückgeführt werden.

Die wässrige Phase vom Separator 35 mit max. 5% Ölgehalt wird über Leitung 37 wieder in den Anlagenvorlagebehälter 16 geleitet, damit diese Phase mit der Verdampfungsanlage wieder auf max. 20% Ölgehalt aufkonzentriert wird.

Mit dieser Verfahrensweise wird erzielt, daß der CSB-Wert im Abwasser, gegenüber einer Verdampfung auf Endkonzentration (ca. 98% Ölgehalt), um etwa 90% reduziert wird, so daß eine aufwendige und kostspielige Nachbehandlung des Abwassers entfällt.

Das mittels des Separators 35 abgezogene Öl (Wassergehalt 5%- 20%) wird zur weiteren Entwässerung des Öls dem Desorber 39 zugeführt. Der Desorber basiert auf der Erkenntnis, daß Luft große Wassermengen absorbieren kann: Das mittels des Wärme­ tauschers 40 auf ca. 95°C erwärmte Öl wird im Gegenstrom von kühlerer Luft (50-80°C) durchströmt. Die Luft absorbiert einen Teil des Wassers, das sich im Öl befindet, wobei die Lufttemperatur ansteigt. Der Luftstrom durchströmt hiernach den Kondensator 41, wobei sich die Lufttemperatur auf ca. 35°C verringert und der Wasserdampf kondensiert wird. Die auf 35°C abgekühlte Luft wird hiernach wieder mittels des Verdichters 42 verdichtet (Temperaturerhöhung von 35°C auf max. 80°C) und abermals in den Desorber 39 geblasen.

Das anfallende Kondensat wird in dem Sammelbehälter 43 gesammelt und mit der Pumpe 44 dem Anlagenvorlagebehälter 16 zugeführt oder als Abwasser abgeleitet, je nach Belastung des Wassers.

Bei jedem Durchlauf wird ca. 1% Wasser aus dem Öl ausgetrieben. Entsprechend dem Wasseranteil im Öl und geforderten Reinheits­ wert muß dieser Vorgang wiederholt werden.

Demgemäß ist mit der Erfindung ein gattungsgemäßes Verfahren geschaffen, das unzulässig hohe CSB-Werte im Abwasser vermeidet.

Claims (10)

1. Verfahren zum Aufbereiten einer ölhaltigen, insbesondere ölemulgierten Flüssigkeit, bei dem zunächst in mindestens einer Verdampfungsstufe (I-IV) eine Trennung in Dampf und nicht verdampftes Medium erfolgt, der Dampf kondensiert und als Abwasser abgeleitet wird und der Ölgehalt in dem nicht verdampften Medium aufkonzentriert wird auf eine Ölkonzentration unterhalb der maximal erzielbaren Ölkonzentration, dadurch gekennzeichnet, daß danach diese Flüssigkeit mit erhöhter Ölkonzentration einem Separator (35) zugeführt wird, in dem dem aufkonzentrierten Produkt das Öl größtenteils entzogen wird, so daß ein Öl und eine wäßrige Flüssigkeit erhalten werden und letztere zum Aufkonzentrieren erneut in die Verdampfungsstufe zurückgeleitet wird, wobei nach dem Verdampfen in der wenigstens einen Verdampfungsstufe (I-IV) die ölhaltige Flüssigkeit maximal 20% Ölkonzentration aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator (35) ein Dreiphasenseparator ist, mittels dessen eine Trennung in ein Öl, eine wäßrige Phase und ein Ausscheiden von Verunreinigungen als Dünnschlamm erfolgt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ölhaltige Flüssigkeit vor dem Verdampfen (I-IV) in einem Zweiphasen-Dekanter (8) von Festkörperteilchen gereinigt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß von der ölhaltigen Flüssigkeit vor dem Verdampfen (I-IV) in zumindest einem Sammelbehälter (3) Skimmöl entfernt wird (bei 10).

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Separieren (Separator 35) das abgezogene Öl einem Desorber (39) zugeführt wird, in dem ihm mit kühlerer Luft Wasser entzogen wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Separation (35) anfallender Dünnschlamm in den Dekanter (8) zurückgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehrstufiger Verdampfung (I-IV) die Wärme des in einer Stufe (I) erzeugten, ggf. kondensierten Dampfes zur Erwärmung der der nächsten Stufe (II) zuzuführenden Flüssigkeit ausgenutzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme des bei der Verdampfung (I-IV) erzeugten, ggf. kondensierten Dampfes zur Vorwärmung (Vorwärmer 14) der ölhaltigen Flüssigkeit vor der Verdampfung ausgenutzt wird (Leitungen 17a, 17b).

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit zwischen Verdampfen (Verfahrensschritte I bis IV) und Separieren (Separator 35) auf zumindest 98°C erhitzt wird (Sammelbehälter 31).

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator (35) mit maximal 1/3 seiner Effektivleistung beaufschlagt wird.