DE20015888U1

DE20015888U1 - Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeiten, insbesondere Emulsionen

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Publication number: DE20015888U1
Application number: DE20015888U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-09-14
Filing date: 2000-09-14
Publication date: 2001-01-25
Anticipated expiration: 2010-09-15

Description

Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeiten, insbesondere von Emulsionen Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeiten, wie sie u.a. in der Metallverarbeitung zur Schmierung und Kühlung sowie bei Waschprozessen Verwendung findet.

Zweck der Behandlung ist zum einen eine Verlängerung der Standzeiten von Prozessbädern zu gewährleisten, zum anderen kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Entsorgung von verbrauchten Emulsionen ermöglicht werden.

Emulsionen und Waschwässer verändern bzw. verbrauchen sich durch Verarbeitungsprozesse. Es hat sich gezeigt, dass kontaminierte Emulsionen bei Beschäftigten Hautausschläge an den Händen hervorrufen können, die bis zu Pyodermien (eitrige Entzündungen) und Mykosen führen können. Kontaminierte Emulsionen sind gekennzeichnet durch fäkalartigen Geruch, Entmischung der Öl-/Wasserphasen und durch die Verringerung der Schmiereigenschaften. Waschwässer aus Teilewaschanlagen werden durch den kontinuierlichen Öleintrag der von den zu waschenden Teilen stark beeinträchtigt. Diese Fremdöle emulgieren teilweise in die Waschlösung. Bei verbrauchten Emulsionen stellt die Auftrennung in freies Öl, Wasser und Feststoffe stets das erste Behandlungsziel dar. Für die Aufbereitung und Entsorgung solcher Emulsionen ist daher eine Emulsionsspaltung und Ölabtrennung für die Einhaltung des Kohlenwasserstoffgrenzwertes in der abgetrennten Wasserphase notwendig.

Zur Badpflege bzw. zur Verlängerung der Badstandzeit werden unterschiedliche Verfahren eingesetzt. Bekannt sind Verfahren zur Abtrennung von Fremdölen wie Schrägplatten- oder Lamellenklärer und Oberflächenskimmer zur Abtrennung von frei aufschwimmenden Ölen. Unterstützt wird das Aufschwimmen des Öles teilweise durch Einbringen von Luft oder Flotationsgasen wie beispielsweise bei Flotations- oder Elektroflotationsverfahren. Hier kann zumindest dem Wachstum der anaeroben Mikroorganismen entgegengewirkt werden und der Emulsion durch den Sauerstoff- bzw. Lufteintrag ein gewisser Erfrischungseffekt durch die desodorierende Wirkung gegeben werden. Eine signifikante Reduktion der Gesamtkeime kann damit jedoch nicht zufriedenstellend erreicht werden.

Weitere Abtrennverfahren, im Gegensatz zu den natürlichen Schwerkraftabscheidern, sind Zentrifugalseparatoren, die durch Erhöhung der Zentrifugalkräfte ein kontinuierliches Abtrennen von Schmutzpartikeln und Fremdölen, beispielsweise in Tellerseparatoren, durchführen. Hier kann zwar die Emulsion von Schmutzpartikeln und Fremdölen gereinigt werden, das Problem der biologischen Zersetzung kann jedoch auch mit den relativ kostspieligen Anlagen nicht gelöst werden.

Schließlich werden bei den Bearbeitungsmaschinen oft Filter eingesetzt, die im wesentlichen die Aufgabe haben, Grobspäne abzutrennen. Feinschlämme und Fremdöle können auch hier aufgrund der Filtereigenschaften (Porenweite, Verstopfungsgefahr) kaum abgetrennt werden. Wie bei den Schwerkraftabscheidern kann die biologische Aktivität im Bad nicht unterbunden werden.

Um die Keime in der Emulsion zu unterdrücken werden der Emulsion bisher oft bakterizide Zusätze zugegeben. Weitere bekannte Verfahren sind die Bestrahlung mit UV-Strahlern, die ebenfalls eine Keimabtötung erreichen. Nachteile beider Verfahren sind, dass zwar eine Keimreduktion erreicht werden kann, Fremdeinträge wie Fremdöle und Schmutzpartikel aber weiterhin die Emulsion beeinträchtigen.

Auch wenn sich die beschriebenen Vorteile der einzelnen erfindungsgemäßen Maßnahmen ergeben, so wird eine Kombination mehrerer Maßnahmen bevorzugt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine multifunktionale Vorrichtung zu konstruieren, um zum einen durch eine Behandlung die Standzeit von Emulsionen und Waschwässern wesentlich zu erhöhen, indem der Eintrag von Fremdölen, Schmutzpartikeln und Keimen eliminiert wird. Zum anderen dient die Vorrichtung dazu, die verbrauchten Prozesswässer für eine Entsorgung aufzubereiten, indem durch Zudosieren geeigneter Chemikalien, Emulsionen gespalten, Schwermetalle gefällt sowie Öl- und Fällungsniederschläge abgetrennt werden. Die vorgegebenen Grenzwerte beispielsweise für Kohlenwasserstoffe können somit in der abgetrennten Wasserphase eingehalten werden. Die Anlage kann somit sowohl für die Badpflege von Emulsionen wie auch zur Aufbereitung bzw. Entsorgung von verbrauchten Emulsionen eingesetzt werden. Die Kombination aus beiden Anwendungen ist vor allem interessant und bietet Vorteile, wenn die zu entsorgende Menge an verbrauchter Emulsion verhältnismäßig gering ist, so dass eine separate Aufbereitungs- bzw. Entsorgungseinrichtung für Unternehmen nicht rentabel erscheint. Somit kann auf kostengünstige Weise eine einzige Anlage für die Badpflege sowie zur anschließenden Entsorgung genutzt werden. Auch zur separaten Nutzung, als Badpflegemaßnahme wie auch Aufbereitungs- bzw. Entsorgungseinheit werden den Kriterien der Effizienz und Rentabilität Rechnung getragen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den rückbezogenen Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß wird die zu behandelnde Emulsion durch einen Dreiphasentrenner (2) gepumpt um damit einen Reinigungsprozess der Emulsion durchzuführen. Je nach Aufgabenstellung kann Luft (2) vor der Pumpe in die Saugleitung im Unterdruck zugeführt werden. Durch Druckerhöhung wird die Luft in der Emulsion gelöst und wird nachfolgend wieder entspannt. Damit entstehen feindispergierte Flotationsgase (21), die einen Flotationsprozess von aufschwimmenden Schmutzpartikeln oder Ölen im nachfolgenden Dreiphasentrenner (2) unterstützen. Weiterhin erfährt die Emulsion während der Begasung eine Desodorierung, indem stark riechende Gase innerhalb kurzer Zeit aus der Emulsion ausgasen.

Schwere Schmutzteilchen sinken zu Boden und bilden ein Sediment (26). Einbauvorrichtungen bzw. Schikanen (25) im Dreiphasentrenner (2) unterstützen dabei den Flotations- und Sedimentationsvorgang.

Durch Zugabe von Chemikalien, beispielsweise Fällungs- oder Flockungmittel, kann der Flotations- bzw. Sedimentationsprozess ebenfalls positiv beeinflusst werden um bestimmte Inhaltsstoffe abzutrennen. Die Zugabe dieser Chemikalien kann bereits vor der Förderpumpe (11) oder nach der Druckentspannung bzw. in der Beruhigungsstrecke (15) vor dem Dreiphasentrenner (2) erfolgen. Das sich ausbildende Flotat (22) wird mittels Skimmvorrichtung (4) am oberen Bereich des Dreiphasentrenners (2) kontinuierlich oder zeitweise entfernt.

Um ebenfalls den Anforderung bzgl. biologischer Aktivität oder Reduktion der Gesamtkeimzahl gerecht zu werden, beispielsweise bei Kühlschmierstoffemulsionen, durchläuft die Emulsion nach dem Reinigungsprozess im Dreiphasentrenner (2) ein Beruhigungsbad mit UV-Strahlern (3). Das Beruhigungsbad weist eine große Oberfläche auf, die UV-bestrahlte Emulsion wird nach dem Durchlaufen das Bades von der Oberfläche mittels Überlaufrohr abgeführt und kann der Bearbeitungsmaschine, beispielsweise eine CNC-Werkzeugmaschine, wieder zugeführt werden.

fn folgenden Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 perspektivische Sicht einer mobilen Vorrichtung

Fig. 2 schematische Funktionsweise der Dreiphasentrenners

Verbrauchte Emulsion wird über eine Saugleitung (11) mittels Förderpumpe (1) angesaugt und dem Dreiphasentrenner (2) zugeführt. Während diesem Prozess kann je nach Anwendung der Vorrichtung - Badpflege, Aufbereitung zur Entsorgung, etc. - Luft im Unterdruck in die Saugleitung (12) eingebracht werden. Um die eingebrachte Luft in der Emulsion zu lösen wird über ein Druckhalteventil (14) die Emulsion in der Druckvorrichtung (13), beispielsweise eine waagrechte Druckleitung, unter Druck gesetzt. Bei der Druckentspannung nach dem Druckhalteventil (14) findet in der Beruhigungsstrecke (15) ein Entgasungsprozess statt, wobei feindispergierte Gasbläschen aus der Flüssigkeit austreten. Die Emulsion wird auf diese Weise mit feinsten Gasbläschen in feiner Verteilung angereichert. Bei Bedarf kann die Emulsion mehrmals über die Zirkulationsleitung (16) und Förderpumpe (1) im Kreislauf gefahren werden.

Für die Konditionierung der Emulsion können zusätzlich in die Saugleitung (11) oder Beruhigungsstrecke (15) über Dosierpumpen (17) Chemikalien zur Spaltung, Fällung und Koagulation eingebracht werden.

Nach einmaligen oder mehrmaligen Durchströmen durch die Förderpumpe (1) mit Druckerhöhung und Druckentspannung wird die mit Gasblasen beladene Emulsion in den Dreiphasentrenner (2) geleitet. In Fig. 2 ist der Dreiphasentrenner schematisch dargestellt. Die in den Dreiphasentrenner (2) eintretende Emulsion, beladen mit Gasbläschen, teilt sich in 2 Ströme (20) auf - mit Pfeilen schematisch dargestellt. Die fein dispergierten Gasbläschen (21) steigen langsam auf und lagern sich an Fremdöltropfen und Schmutzpartikel an, die in der Emulsion emulgiert sind und aufgrund des geringen Dichteunterschieds teilweise in der Eumlsion schweben oder nur sehr langsam aufsteigen würden. Das aufsteigende Flotat bildet im oberen Bereich des Dreiphasentrenners (2) eine Schwimmschicht (22) aus, das mittels Überlaufvorrichtung des Skimmers (23) abgezogen wird.

Andere Teilchen (22), beispielsweise Feinstspäne oder Schleifpartikel aus der Metallbearbeitung, sinken aufgrund der hohen spezifischen Dichte schnell zu Boden und bilden ein Sediment (26). Das Sediment kann von Zeit zu Zeit oder kontinuierlich, beispielsweise über eine Pumpvorrichtung, aus dem unteren Bereich des Dreiphasentrenners über die Austragsleitung (24) entfernt werden. Zusätzlich eingebaute Schikanen (25) begünstigen den Trennprozess im Dreiphasentrenner (2). Die gereinigte Emulsion wird aus dem Dreiphasentrenner (2) über eine Austragsleitung (26) abgeführt. Bei Bedarf kann die Emulsion mehrmals über eine Zirkulationsleitung (27) und Förderpumpe (1) im Kreislauf gefahren werden.

Die Emulsion kann jetzt der Bearbeitungsmaschine bei einer Badpflege zurückgeführt werden oder wird als Klarwasserphase entsorgt. Für bestimmte Anwendungen erfährt die Emulsion noch einen abschließenden UV-Bestrahlungsprozess, zur Abtötung von Mikroorganismen.

Fig. 2 zeigt die Austragsleitung (28), über der die Emulsion in die Entkeimungsstation (3) geführt wird. Die als Flachbett-Entkeimungsraum ausgeführte Entkeimungsstation (3) weist eine große Oberfläche auf, wo die zu entkeimende Emulsion ohne direkten Kontakt mit den UV-Strahlern oberflächenbestrahlt wird. Im Überlaufrohr (31) fließt die bestrahlte Emulsion von der Oberfläche ab und wird ausgetragen. Die so gereinigte und entkeimte Emulsion wird der Metallbearbeitungsmaschine oder dem Waschbad im Bypass wieder zugeführt.

Claims

1. Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeiten mit den Behandlungssschritten einer Abscheidevorrichtung zum Abtrennen von Fremdölen und Fremdstoffen und einer Entkeimungsstation zum Abtöten von Mikroorganismen, welche derart angeordnet sind, dass sie nacheinander von der Emulsion durchströmt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die zu reinigende Flüssigkeit über eine Förderpumpe (1) angesaugt, in einen Dreiphasentrenner (2) geführt wird, in welchem eine Flotation und Sedimentation stattfindet und anschließend einer kontinuierlichen Entkeimungsstation (3) zur berührungslosen UV-Bestrahlung weitergeleitet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Emulsion mindestens mit dem Behandlungsschritt der Abscheidevorrichtung (2) durchgeführt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Emulsion nach dem Reinigungsprozess im Dreiphasentrenner (2) mittels UV-Bestrahlung (3) weiterbehandelt werden kann.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Unterstützung der Flotation sowie zur Erhöhung des Sauerstoffgehaltes in der Flüssigkeit Luft im Unterdruck in die Ansaugleitung (11) vor der Förderpumpe (1) eingebracht wird.

5. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Ventils (14) eine Druckerhöhung in einer Verweilstrecke (13) erzeugt wird.

6. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckhaltestrecke (13) in horizontaler oder vertikaler Form in der Anlage angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckentspannung vor dem Dreiphasentrenner durchgeführt wird und derart angeordnet ist, dass die Druckentspannung und Beruhigungsstrecke (15) bis zum Dreiphasentrenner beliebig verändert werden kann, um variable und prozessspezifische Verweilzeiten der Emulsion zu erreichen, vorzugsweise ausgeführt als eine horizontale Rohrleitung,.

8. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Bereich des Dreiphasentrenners das Sediment (26) kontinuierlich oder zeitweise entfernt wird, im oberen Bereich des Dreiphasentrenners das aufschwimmende Flotat (22) über eine Skimmvorrichtung (4) kontinuierlich oder zeitweise abgezogen wird.

9. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beruhigungsstrecke (15) eine Zirkulationsleitung (16) aufweist, über welche die Flüssigkeit zum mehrmaligen Durchströmen der Druckhaltestrecke (13) rückführbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Dreiphasentrenner (2) über Dosierpumpen (17) Chemikalien zur Spaltung, Fällung und Koagulation in die Zuführleitung (11, 15) eingebracht werden.

11. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dreiphasentrenner (2) eine Zirkulationsleitung (27) aufweist, über welche die Flüssigkeit zum mehrmaligen Durchströmen des Dreiphasentrenners rückführbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkeimungsstation (3) zur berührungslosen UV-Bestrahlung ein laminar durchströmtes Bad mit großer Oberfläche aufweist, das mindestens von einem UV- Strahler oberflächenbestrahlt wird.

13. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung durch Laufräder mobil oder als stationäre Anlage mit festem Untergestell ausgeführt ist.