DE2551416A1

DE2551416A1 - Verfahren und vorrichtung zur abtrennung von oel aus mit oel verunreinigtem wasser

Info

Publication number: DE2551416A1
Application number: DE19752551416
Authority: DE
Inventors: Michael Peter Broadribb; Robert Chalmers Pitkethly; Michael Wilfred Tideswell
Original assignee: BP PLC
Current assignee: BP PLC
Priority date: 1974-11-26
Filing date: 1975-11-15
Publication date: 1976-08-12
Also published as: NL7513567A; SE7513220L; NO143369B; NO753772L; NO143369C; JPS5173674A; FR2292676A1

Description

VON KREISLER SCHÖNWALD MEYER EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING

PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler f 1973

Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln Dr.-Ing. Th. Meyer, Köln Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden Dr. J. F. Fues, Köln Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipi.-Ing. G. Setting, Köln

Ke/Ax

5 Köln ι 14. November 1975

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

The British Petroleum Company Limited,

Britannic House, Moor Lane, London, EC2Y 9BU (England).

Verfahren und Vorrichtung zur Abtrennung von Öl aus mit Öl verunreinigtem Wasser

Bei Verfahren und betrieblichen Maßnahmen, bei denen mit Öl verunreinigtes Wasser als Abwasser anfällt, z.B. beim Waschen und Spülen von Tankern und in Ölraffinerien, wo erhebliche Wassermengen beispielsweise als Kühlwasser verwendet werden, wird das Wasser häufig aus nahegelegenen natürlichen oder künstlichen Gewässern, z.B. Flüssen oder Kanälen, entnommen. Nach dem Gebrauch wird das Abwasser schließlich in ein natürliches Gewässer zurückgeführt. Vor der Rückführung des Abwassers in ein Gewässer oder vor seiner Abführung in eine Abwasserbehandlungsanlage wird das verunreinigende Öl entfernt. Bisher wurde das verunreinigte Abwasser mit Hilfe eines Verfahrens gereinigt, bei dem das Abwasser durch Sandbetten geleitet wird, um rohes Erdöl oder Erdölprodukte abzutrennen.

Gegenstand der Erfindung sind ein verbessertes Verfahren zum Entfernen von Rohöl, Erdölprodukten oder anderen dispergierten, in Wasser unlöslichen organischen Verbindungen, nachstehend als "Öl" bezeichnet, aus verunreinigtem Abwasser und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. 6 0 9 8 2 3/0886

Telefon: 0)221) 234541 - 4 · Telex: 8882307 dopa d -Telegramm: Dompatent Köln

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Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Abtrennung von Öl von Wasser, das mit Öl verunreinigt ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß man das Abwasser durch mehrere mit Abstand zueinander angeordnete Reinigungsbetten, die Feststoffteilchen enthalten, in einer solchen Weise leitet, daß das Öl zusammenfließt und eine Ölphase und eine Wasserphase gebildet werden.

Nach dem Durchleiten durch die Reinigungsbetten läßt man den Strom vorzugsweise für eine kurze Zeit ruhen, damit die zusammengeflossenen Öltröpfchen und das Wasser sich trennen können.

Der Wasserstrom wird durch die Betten vorzugsweise in einem solchen Winkel zu den Betten geführt, daß das verunreinigte Wasser die Betten in einer Richtung durchströmt, die von der Richtung, in der die zusammengeflossenen Öltröpfchen sich unter dem Einfluß der Schwerkraft bewegen, verschieden ist. Besonders bevorzugt wird die Führung des Wasserstroms in waagerechterRichtung und eine senkrechte Anordnung der Betten.

Die Durchflußmenge muß zur Teilchengröße in den Betten und zur Querschnittsfläche des Betts in eine solche Beziehung gebracht werden, daß eine gewisse Turbulenz in der Flüssigkeit während ihres Flusses durch die Betten erzeugt wird, wobei diese Turbulenz jedoch nicht so stark sein darf, daß die Abscheidung eines Ölfilms auf den Feststoffteilchen verhindert und ein abgeschiedener Ölfilm abgestreift wird. Dies begünstigt die Bewegung der Öltröpfchen parallel zu den Stromlinien in "den gewundenen Durchgängen zwischen den Teilchen in den Betten, so daß sie mit dem Ölfilm auf den Teilchen und miteinander zusammenstoßen. Durch den erstgenannten Vorgang wird Öl eingefangen, das gesammelt werden kann, und der letztgenannte Vorgang führt zu einer Zunahme der Größe der Tröpfchen. Wenn jedoch die Wassergeschwindigkeit zu hoch ist, hat die entstehende gesteigerte Turbulenz zur Folge,

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daß der Ölfilm von den Teilchen abgestreift wird und die Öltröpfchen zerteilt werden, wodurch die oben beschriebenen Effekte umgekehrt werden.

Die optimalen Durchflußmengen können für gegebene Bettabmessungen und Teilchengrößen im Bett gewählt werden. Im allgemeinen liegen die hydraulischen Belastungen im

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Bereich von 15 bis 50 m /m /Std. Angaben über die Teilchengrößen werden später in dieser Beschreibung gemacht.

Das vorstehend beschriebene Verfahren eignet sich zur Behandlung von Abwässern, die relativ frei von Schwebstoffen sind. Wenn Schwebstoffe vorhanden sind, können sie bei der Trennung von Öl und Wasser stören, so daß sie vorher entfernt werden sollten.

Gemäß einer Modifikation ist die Erfindung somit auf die Abtrennung von Öl von mit Öl und Schwebstoffen verunreinigtem Wasser nach einem Verfahren gerichtet, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das verunreinigte Wasser zur Entfernung wenigstens eines Teils der Schwebstoffe durch ein Filter und dann durch mehrere mit Abstand zueinander angeordnete Reinigungsbetten, die Feststoffteilchen enthalten, in einer solchen Weise leitet, daß das Öl zusammenfließt und eine Ölphase und eine Wasserphase gebildet werden.

Gemäß einem weiteren Merkmal umfaßt die Erfindung eine Vorrichtung zur Entfernung von Öl aus Wasser, das mit Öl verunreinigt ist. Diese Vorrichtung ist gekennzeichnet durch einen Behälter mit einem Eintritt und einem Austritt und mehreren mit Abstand zueinander angeordneten Reinigungsbetten, die Feststoffteilchen enthalten, die zwischen Platten mit Durchgängen angeordnet sind, und einer Absetzzone, die hinter dem letzten Bett in Strömungsrichtung der Flüssigkeit durch den Behälter angeordnet ist.

Vorzugsweise ist die Absetzzone mit zwei Austrittsöffnungen versehen, so daß getrennte Öl- und Wasserströme abgeführt werden können.

Wenn Schwebstoffe vorhanden sind, sollte aus den bereits genannten Gründen ein Filter vor dem Behälter angeordnet werden. Dieses Filter entfernt vorzugsweise Schwebstoffe mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 50 u, insbesondere von mehr als 10 ,u. In gewissen Fällen werden Filter, die Teilchen einer Größe von mehr als Iu entfernen, besonders bevorzugt.

Die Erfindung ist besonders vorteilhaft für die Entfernung von Rohöl und Erdölprodukten aus de η beim Spülen von Tankern anfallenden Spülflüssigkeiten und aus Abwasser. Normalerweise enthalten Spülflüssigkeiten von Tankern und Abwässer von Raffinerien 5 bis 750 mg Rohöl oder Erdölprodukte pro kg Wasser.

Die Menge der Schwebstoffe in Wasser ist im allgemeinen sehr unterschiedlich, jedoch enthalten typische Abwässer von Raffinerien und Schiffen 10 bis 500 ppm Schwebstoffe.

Übliche Filtertypen können verwendet werden. Geeignet sind Filter, deren Filtermaterialien aus Baumwolle, Viskose, Nylon, Polyestern oder anderen flächigen Materialien, Glaswolle mit oder ohne Harzüberzug, harzim— prägniertem Papier, Drahtsieben aus nichtrostendem Stahl und Drahtsieben, die mit Polytetrafluoräthylen überzogen sind, bestehen. Ein Filter aus Feststoffteilchen, die feiner sind als die in den Reinigungsbetten verwendeten kann ebenfalls eingesetzt werden. Bevorzugt wird ein FiI-.terj in dem die Fasern in einem solchen Winkel zueinander angeordnet sind, daß ein Netzwerk von Fasern mit ' Zwischenräumen der erforderlichen Größe gebildet wird.

Als Materialien, die in feinteiliger Form in den Reinigungsbetten verwendet werden, eignen sich beispielsweise

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Anthrazit, Holzkohle, Polystyrol, Polyäthylen und Polypropylen. Vermiculit und abgerundeter Filtersand können ebenfalls verwendet werden. Die Leistung des Sandes kann zuweilen durch eine Behandlung, durch die er oleophil wird, z.B. durch eine Behandlung mit einem Siliconöl, verbessert werden.

Wie bereits erwähnt, besteht eine Beziehung zwischen der Große der Teilchen in den Reinigungsbetten und der Durchflußmenge und -geschwindigkeit des Wassers durch die Betten. Im allgemeinen liegt die Teilchengröße im Bereich von 0,1 bis 3,0 mm.

Die Betten haben vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 5 bis 300 mm, und ihr Verhältnis von Dicke zu Breite (Durchmesser) liegt vorzugsweise im Bereich von 1:50 bis 10:1, insbesondere im Bereich von 1:10 bis 2:1.

Die Teilchen werden durch Platten, die Durchgänge in Strömungsrichtung des verunreinigten Wassers aufweisen, in ihrer Lage gehalten. Als Beispiel einer geeigneten Ausbildung sind Teilchen, die in einem senkrecht oder stehend angeordneten Bett, d.h. mit der in waagerechte Richtung zeigenden Stirnseite des Betts, zwischen perforierten Platten, z.B. Netzen, angeordnet sind, zu nennen. Das verunreinigte Wasser wird unter Druck durch das Bett geleitet. Vorzugsweise sind mehrere Betten hintereinander angeordnet, wobei die Abstände zwischen den Betten wenigstens 10 mm oder das 0,5- bis 1Ofache der maximalen Breite (Durchmesser) des Betts beträgt.

Die Öltröpfchen im verunreinigten Wasser fließen zusammen und scheiden sich dann ab. Dieses Zusammenfließen des Öls mit anschließender Abscheidung ermöglicht es, das Öl von dem mit Öl verunreinigten Wasser abzutrennen, wenn die Teilchen mit Öl getränkt sind. Wenn die Teilchen brennbar sind, können sie schließlich durch Verbrennen beseitigt werden.

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Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die ■Abbildungen weiter erläutert. Die in Fig.l dargestellte Vorrichtung ist von einem röhrenförmigen Behälter 1 umschlossen, in dem drei Reinigungsbetten 2, 3 und 4 angeordnet sind. Jedes Bett besteht aus Anthrazitteilchen, die eine Größe von 0,6 bis 1,2 mm haben und zwischen zwei Netz- oder Gazestücken gehalten werden, die als Abschlußwände dienen, so daß ein Gazepaket gebildet wird, das Anthrazit enthält. Das Rohr weist einen Eintritt auf. An das Ende des Rohres 1 schließt sich eine Absetzkammer 15 mit Austritten 10 und 11 an.

Das Rohr 1 hat einen Durchmesser von 7,5 cm und eine Länge Y von 30 cm. Die Abstände zwischen den Betten beträgt 18 mm·* Jedes Bett hat eine Dicke von 18 mm.

Die in Fig.2 dargestellte Vorrichtung ist in der gleiche Weise ausgebildet, ist jedoch zusätzlich mit einem Vorfilter 12 versehen. Das Filter 12 besteht aus Celluloseacet^tfasern, die um einen Polypropylenkern gewickelt sind. Das Filter entfernt Feststoffteilchen mit einem mittleren Durchmesser von mehr als 0,5 u.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert. Die Beispiele 2, 3 und 5 sind lediglich Vergleichsbeispiele.

Beispiel 1

Mit Öl verunreinigtes Wasser wurde hergestellt, indem Rohöl in Leitungswasser gegeben wurde, das völlig frei von Feststoffteilchen war, worauf das Öl dispergiert wurde, indem das Gemisch durch einen Homogenisator gegeben wurde. Hierbei wurde eine Öldispersion gebildet, deren Tröpfchen eine Größe von etwa 1 bis 20 u hatten, wobei die Mehrzahl im Bereich von 5 bis 1Ou lag. Der Ölgehalt betrug etwa 120 ppm.

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Das in der beschriebenen Weise verunreinigte Wasser wurde 48 Stunden unter einer hydraulischen Belastung von 38 m /m²/Std. durch die Vorrichtung geleitet. Die Anthra zitteilchen wurden dann entnommen und das in ihnen enthaltene Öl abgetrennt und gewogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 genannt.

Bei diesem Versuch betrug die Verweilzeit in der nachgeschalteten Absetzstufe nur 24 Sekunden. Dieses Beispiel veranschaulicht nicht nur das Filtrations- und Adsorptionsvermögen der Anthrazitteilchen, sondern auch ihre Fähigkeit, das Zusammenfließen der Öltröpfchen zu bewirken.

Tabelle 1

A. Ölkonzentration in der Öl/Wasser-Dispersion, mg/kg

B. Verwendete Feststoffmenge Durchsatz

C.	Wasser
D.	Öl
	Zurückgewonnenes Öl
E.	Öllache
F.	Feststoff
G.	■\| χ 100
H.	I χ 100
ι.	Verweilzeit

Bett
Absetzkammer

Dauer des Versuchs: 48 Stunden

3 2
Hydraulische Belastung: 38 m /m /Std.

124	g	21%	Sek.
190	kg	14%	Sek.
7681	g	2,4
994	g	24
213	g
26

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Beispiel 2

Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde unter Verwendung der Gazepakete, die keine Teilchen enthielten, wiederholt, um die Fähigkeit der Gaze allein, das Zusammenfließen der öltröpfchen zu bewirken, zu ermitteln. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 genannt.

Tabelle 2

A. Olkonzentration in der Öl/Wasser-Disp,ersion

B. Verwendete Feststoffmenge

Durchsatz

C. Wasser

D. Öl

Zurückgewonnenes öl

E. Öllache

F. Feststoff

G. jj χ 100 3% H. ·| χ 100 '' 0%

I. Verweilzeit

Bett 0 Sek.

Absetzkammer 30 Sek.

Versuchsdauer: 48 Stunden.

Beispiel 3

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung wurde so angeordnet, daß der Eintritt 9 nach oben zeigte. Nur ein Reinigungsbett wurde verwendet. Verunreinigtes Wasser, das auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise hergestellt worden war, wurde von oben nach unten durch die Vorrichtung geleitet. Nach 48 Stunden wurden die Anthrazitteilchen entfernt, worauf das in ihnen enthaltene Öl entfernt und gewogen wurde. Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 3 genannt.

124	g/kg
0	g
8016	kg
952	g
30	g
0	g

6 0 9 8 2 3 / 0 fcfc& <f <H

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Tabelle 3

A. Ölkonzentration in der Öl/Wasser-Dispersion

B. Verwendete Feststoffmenge

Durchsatz

C. Wasser

D. Öl

Zurückgewonnenes Öl

E. Öllache

F. Feststoff

G. |- χ 100 H. fr χ 100

I. Verweilzeit Bett Absetzkammer

Versuchsdauer: 48 Stunden Hydraulische Belastung: 38 m /m /Std.

Bei dem in Beispiel 3 beschriebenen Versuch war keine Absetzstufe vorgesehen. Dieses Beispiel veranschaulicht das Filtrations— und Adsorptionsvermögen der Anthrazitteilchen.

Wie die Beispiele 1 und 2 zeigen, ist die Wirkung der Gaze als Mittel zur Trennung von Öl und Wasser sehr gering. Zwar waren sowohl im Falle von Beispiel 1 als auch im Falle von Beispiel 3 die Anthrazitteilchen mit Öl getränkt worden, jedoch hatten die Betten im ersteren Fall die Abtrennung einer viel größeren Ölmenge (Zeile E) selbst in einer kurzen Absetzzeit (24 Sek.) bewirkt.

120	mg/kg
230	g
7920	kg
950	g
0	g
25	g
0	%
11	^%
2,	4 Sek.
	fl

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Beispiel 4

Die in Fig.2 dargestellte Vorrichtung wurde verwendet. Mit Öl verunreinigtes Wasser wurde hergestellt, indem Rohöl einem Leitungswasser (Epsom), das Feststoffe enthielt, zugesetzt und das Öl dispergiert wurde, indem das Gemisch durch einen Homogenisator gegeben wurde, wobei eine Öldispersion von Tröpfchen einer Größe von etwa 1 bis 20 ,u mit einem überwiegenden Anteil im Bereich von 5 bis 10 u gebildet wurde. Der Ölgehalt betrug etwa 50 ppm.

Zwei Versuche wurden mit der genannten Vorrichtung durch· geführt. Beim ersten Versuch betrug die Konzentration des Öls im Wasser 50 ppm. Nach Erreichen des stationären Zustandes bei einem Abscheidungswirkungsgrad von 80% Öl fiel der Ölgehalt des austretenden Wassers auf 10 ppm. Wenn das Filter 12 umgangen wurde, fiel der Wirkungsgrad nach einem Tag auf 55%. Nach 2 Tagen war der Wirkungsgrad nicht weiter gefallen.

Beispiel 5

Der zweite Versuch wurde zunächst unter Umgehung des Filters 12 begonnen, wobei der Ölgehalt des ausfliessen— den Wassers 40 ppm betrug (Wirkungsgrad 20%). Das Filter wurde dann zugeschaltet, worauf der Wirkungsgrad einen Tag nach der Zuschaltung auf 45% und zwei Tage nach der Zuschaltung auf 65% stieg und noch im Anstieg war, als der Versuch nach 2 Tagen abgebrochen wurde.

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Claims

255U16. Patentansprüche

1) Verfahren zur Abtrennung von Öl aus Wasser, das mit Öl verunreinigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß man das verunreinigte Wasser durch mehrere mit Abstand zueinander angeordnete Reinigungsbetten, die Feststoffteilchen enthalten, in einer solchen Weise leitet, daß das Öl zusammenfließt und eine Ölphase und eine Wasserphase gebildet werden.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Wasserstrom ruhen läßt, damit die zusammengeflossenen Öltröpfchen und das Wasser sich trenner können.

3) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Wasserstrom durch die Betten in einem solchen Winkel zu den Betten leitet, daß das verunreinigte Wasser die Betten in einer Richtung durchströmt, die von der Richtung, in der die zusammengeflossenen Öltröpfchen sich unter dem Einfluß der Schwerkraft bewegen, verschieden ist.

4) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wasser in waagerechter Richtung strömen läßt und die Betten senkrecht angeordnet sind.

5) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Belastung des Wassers im Bereich von 15 bis 30 m³/m²/Std. liegt.

6) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wasser vor der Führung durch die Reinigungsbetten durch ein Filter leitet und hierdurch Feststoffteilchen entfernt.

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7) Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Behälter (1) mit einem Eintritt (9) und einem Austritt (10,11) und mehreren mit Abstand zueinander angeordneten Reinigungsbetten (2,3,4), die Feststoffteilchen enthalten, die zwischen Platten mit Durchgängen angeordnet sind, und eine Absetzzone (15), die hinter dem letzten Bett in Strömungsrichtung der Flüssigkeit durch den Behälter (1) angeordnet ist.

8) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Absetzzone (15) zwei Austrittsöffnungen aufweist, von denen eine (10) zur Abführung von Öl und die andere (11) zur Ableitung des Wassers dient.

9) Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Behälter (1) ein Filter (12) vorgeschaltet ist.

10) Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffteilchen in den Reinigungsbetten (2,3,4) aus Anthrazit, Holzkohle, Polystyrol, Polyäthylen, Polypropylen, Vermiculit oder Sand bestehen.

11) Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffteilchen in den Betten (2,3,4) eine Größe im Bereich von 0,1 bis 3,0 mm haben

12) Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Betten (2,3,4) eine Dicke im Bereich von 5 bis 300 mm haben.

13) Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Dicke zu Breite bei den Betten (2,3,4) im Bereich von 1:50 bis 10:1 liegt.

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