DE4128320A1 - Einrichtung zum aufbereiten von oelhaltigen schlaemmen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Aufbereiten von öl­ haltigen 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 Leichtflüssigkeitsab­ scheidern. 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 Intensivie­ rung 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 Kohlenwasser­ stoffen. Die Wasserphase ist dabei im allgemeinen mit Kohlenwasserstoffen belastet.

Es ist nun bekannt, zur Trennung dieses Stoffgemisches ein Flotationsver­ fahren 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 Luft­ blasen 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-Fest­ stofftrennung begünstigt wird. Neben den Ölen werden mineralische Fest­ stoffe mit geringeren Durchmessern mitflotiert. Sie haben die Möglichkeit, in einer beruhigten Zone, in der keine Luftblasen einwirken, zu sedimen­ tieren. 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 dis­ kontinuierlich abgezogen und kann nach einer Nachbehandlung verbrannt werden. Die vom Öl befreiten Restschlämme können nach Entwässerung de­ poniert oder gegebenenfalls biologisch weiter aufbereitet werden. (DE-OS 35 40 256; DE-OS 28 35 709; Industriereport 83 - Sonderbeilage der Zeit­ schrift Wasserwirtschaft - Seite 8; ENTSORGA-Magazin, Entsorgungswirtschaft 5/90 Seite 119 ff.)

Von diesem Stand der Technik geht die Erfindung aus und sie sieht nun eine Einrichtung vor, mit der ein solches Verfahren möglichst effektiv abge­ wickelt 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 an­ hand der beiligenden Zeichnung im Detail erörtert, wobei zweckmäßige Ausge­ staltungen der Erfindung hier erklärt sind. Es zeigt

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 Be­ hälter 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 Viel­ zahl von Lufteintrittsdüsen 3 montiert sind. Im unteren Bereich dieses Be­ hälters 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 Luft­ einlaßdüsen 3 paarweise gegeneinander gerichtet sind, und zwar in einer solchen Weise, daß sich deren gedachte Achsen innerhalb des Flotationsbe­ hälters 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 be­ schickt wird. Am zylindrischen Abschnitt des Flotationsbehälter sind ferner eine Vielzahl von übereinander angeordnete Kontroll- und Ablaß­ schieber 22 mit Schaugläsern vorgesehen. In der oberen Hälfte des Flotations­ behälter 1 ist ein kegelmantelförmiges Sieb 17 vorgesehen, dessen Basis­ durchmesser etwa dem inneren Durchmesser des Flotationsbehälters 1 ent­ spricht.

Dieses kegelmantelförmige Sieb 17 ist in seinem Spitzenbereich über ein Schanier 6 an einer vertikalen Welle 8 angelenkt, welche von einem außer­ halb 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 Antriebsmotors 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 kegel­ mantelförmigen Siebes 17. Die Abstreifleiste 16 liegt knapp oberhalb dem normalen Füllniveau 31 des Flotationsbehälters 1.

Diese Abstreifleiste 16 führt zur Mündungsöffnung einer Rohleitung 18 die ihrerseits in den oberen Bereich des nachgeordneten, siloartigen, als Flotatsabscheider 19 dienenden Behälters führt. Dieser Flotatsabscheider 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 ausge­ bildeten, dritten siloartigen Behälter mündet. In diesem Luftaufbereiter 30 ist im oberen Abschnitt ein Heizregister 29 vorgesehen, im unteren Ab­ schnitt 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 silo­ artigen 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 verlaufen­ den 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 zweckmäßiger­ weise noch ein Schnüffelventil 32 in diesem Abschnitt der Leitung vorge­ sehen wird.

Alle Behälter (Flotationsbehälter 1, Flotationsabscheider 19 und Luftaufbereiter 30), sind zweckmäßigerweise wärmeisoliert ausgebildet. Der Flotationsbe­ hälter 1 kann dazu zur Gänze oder wenigstens teilweise doppelwandig ausge­ führt 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-Sicherheits­ klappe ausgestaltet. Soweit zum konstruktiven Aufbau der Einrichtung, die nun wie folgt arbeitet:

Der aufzubereitende bzw. zu reinigende Schlamm wird über eine Förderein­ richtung 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 Mischungs­ verhältnis von Schlamm zu Wasser von ca. 1 : 2 hergestellt. Der Flotations­ behälter 1 ist in einer geeigneten Weise beheizt, so daß die hier erwähnte Temperatur ca. 50°C während des gesamten Verfahrensablaufes eingehalten werden kann. Der inzwischen zugeschaltete Kompressor 21 bläst über die Luft­ eintrittsdüsen 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 aneinanderge­ rieben, 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 gleich­ zeitig 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.

Die bei diesem Absaugvorgang mitgezogene Luft bzw. die diesen Absaugvorgang unterstützende Luft strömt von hier über das Grobfilter 26 in den nachge­ schalteten Luftaufbereiter 30. Die Ansaugleitung 27 wird dabei bis in den Bereich des Kegelbodens des Luftaufbereiters 30 geführt, wo sie frei aus­ mündet, 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 Durch­ strömen des Füllkörpers 28 nach oben fort. Das Öl-Wasser-Kondensat sammelt sich im Kegelboden des Luftaufbereiters 30 an, von wo es über den Ablaß­ schieber 34 periodisch abgezogen werden kann. Die im Kühlregister 41 abge­ kühlte 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 öl­ haltig ist, wird in einem ständigen Kreislauf geführt. Eventuelle Luftver­ luste werden selbsttätig durch das Schnüffelventil 32 in der Ansaugleitung 27 ersetzt.

Nach Beendigung der Flotation sedimentiert das ausgewaschene Material inner­ halb kurzer Zeit. Im darüber befindlichen Wasser haben sich aufgrund der beim Bearbeitungsprozeß gefahrenen Temperaturen von ca. 50°C die im aufzu­ bereitenden 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 ge­ wählten 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 Zellrad­ schleusen 11 können auch andere Einrichtungen vorgesehen werden, um den zu reinigenden Schlamm hier in den Flotationsbehälter einzubringen.

Claims (15)

1. Einrichtung zum Aufbereiten von ölhaltigen Schlämmen und anderen lipo­ philen Leichtstoffen mit mindestens einem Flotationsbehälter und zumin­ dest einer Umwälzeinrichtung, sowie Abzugsvorrichtungen für das Flotat, das Wasser und den Schlamm, dadurch gekennzeichnet, daß in dem vorzugs­ weise beheizbaren, siloartigen, einen nach unten konvergierenden Kegel­ boden (2) aufweisenden Flotationsbehälter (1) ein in Form eines Kegel­ mantels 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 dreh­ bar 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 Mündungsöff­ nung einer Rohrleitung (18) führt, die ihrerseits in den oberen Bereich eines nachgeordneten, siloartigen, als Flotatabscheider (19) dienenden Behälters führt und im Kegelboden (2) des Flotationsbehälters (1) eine Vielzahl von Lufteinlaßdüsen (3) vorgesehen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der im Kegelboden (2) des Flotationsbehälters (1) angeordneten Luftein­ laßdüsen (3) geneigt angeordnet und vorzugsweise bezüglich der Achse des Flotationsbehälters (1) diametral liegende Lufteinlaßdüsen (3) paar­ weise gegeneinander gerichtet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (17) schanierartig am Ende einer von oben in den Flotationsbehälter (1) ra­ genden, 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. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (7) für die Welle (8) höhenverstellbar gelagert ist.

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. 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. 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 Flotat­ abscheider (19) in seinem nach unten gerichteten Kegelboden (20) durch Schieber (24, 25) verschließbare Entnahmeöffnungen aufweist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugleitung (27) des Kompressors (21) über einen Luftaufbereiter (30) geführt ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftauf­ bereiter (30) zwischen Flotatabscheider (19) und Kompressor (21) ange­ ordnet ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftaufbereiter (30) einen siloartigen Behälter mit nach unten gerich­ tetem Kegelboden aufweist, in dessen oberen Bereich ein Heizregister (29) und in dessen unteren Bereich ein Kühlregister (41) vorgesehen sind und die vom Flotatabscheider (19) kommende Ansaugleitung (27) des Kompressors (21) durch das Kühlregister (41) hindurchgeführt und frei in den unteren Bereich des siloartigen Behälters ausmündet und im obe­ ren, oberhalb des Heizregisters (29) liegenden Bereich die zum Kompres­ sor (21) führende Ansaugleitung (27) angeschlossen ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizre­ gister (29) als Kondensator und das Kühlregister (41) als Verdampfer einer Kältemaschine (40) ausgebildet sind.

12. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenzeichnet, daß zwischen Kühl- (41) und Heizregister (29) ein die Kondensatabscheidung fördernder Füll­ körper (28) vorgesehen ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ansaug­ leitung (27) des Kompressors (21), vorzugsweise in dem unmittelbar vor dem Kompressor (21) liegenden Abschnitt ein Schnüffelventil (32) vorge­ sehen ist.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die die Einrichtung bildenden Behälter wärmeisoliert ausgeführt sind.

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.