DE20015888U1

DE20015888U1 - Device for the treatment of liquids, in particular emulsions

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

Description

Device for treating liquids, in particular emulsions Description

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.The invention relates to a device for treating liquids, as used, among other things, in metal processing for lubrication and cooling as well as in washing processes.

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.The purpose of the treatment is, on the one hand, to ensure an extension of the service life of process baths, and, on the other hand, the device according to the invention can enable the disposal of used emulsions.

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.Emulsions and washing water change or are used up through processing. It has been shown that contaminated emulsions can cause skin rashes on the hands of employees, which can lead to pyoderma (purulent inflammation) and mycoses. Contaminated emulsions are characterized by a fecal-like smell, separation of the oil/water phases and a reduction in lubricating properties. Washing water from parts washing systems is severely affected by the continuous oil input from the parts to be washed. These foreign oils partially emulsify into the washing solution. In the case of used emulsions, the separation into free oil, water and solids is always the first treatment goal. For the processing and disposal of such emulsions, emulsion splitting and oil separation are therefore necessary in order to comply with the hydrocarbon limit value in the separated water phase.

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.Different processes are used to maintain the bath or to extend the bath's service life. Well-known processes are processes for separating foreign oils such as inclined plate or lamella clarifiers and surface skimmers for separating freely floating oils. The floating of the oil is partly supported by the introduction of air or flotation gases, for example in flotation or electroflotation processes. Here, at least the growth of anaerobic microorganisms can be counteracted and the emulsion can be given a certain refreshing effect through the deodorizing effect of the oxygen or air. However, a significant reduction in the total number of germs cannot be achieved satisfactorily in this way.

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.Other separation methods, in contrast to natural gravity separators, are centrifugal separators, which continuously separate dirt particles and foreign oils by increasing the centrifugal forces, for example in disc separators. Although the emulsion can be cleaned of dirt particles and foreign oils, the problem of biological decomposition cannot be solved even with the relatively expensive systems.

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.Finally, filters are often used in processing machines, the main purpose of which is to separate coarse chips. Fine sludge and foreign oils can hardly be separated here either due to the filter properties (pore size, risk of clogging). As with gravity separators, the biological activity in the bath cannot be prevented.

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.In order to suppress the germs in the emulsion, bactericidal additives are often added to the emulsion. Other well-known methods include irradiation with UV lamps, which also kill germs. The disadvantages of both methods are that although a reduction in germs can be achieved, foreign substances such as foreign oils and dirt particles continue to impair the emulsion.

Auch wenn sich die beschriebenen Vorteile der einzelnen erfindungsgemäßen Maßnahmen ergeben, so wird eine Kombination mehrerer Maßnahmen bevorzugt.Even if the described advantages arise from the individual measures according to the invention, a combination of several measures is preferred.

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.The object of the invention is to construct a multifunctional device in order to, on the one hand, significantly increase the service life of emulsions and wash water by treating them, by eliminating the entry of foreign oils, dirt particles and germs. On the other hand, the device serves to prepare the used process water for disposal by adding suitable chemicals, splitting emulsions, precipitating heavy metals and separating oil and precipitation. The specified limit values, for example for hydrocarbons, can thus be complied with in the separated water phase. The system can therefore be used both for bath maintenance of emulsions and for the treatment or disposal of used emulsions. The combination of both applications is particularly interesting and offers advantages when the amount of used emulsion to be disposed of is relatively small, so that a separate treatment or disposal facility does not seem profitable for companies. A single system can therefore be used for bath maintenance and subsequent disposal in a cost-effective manner. The criteria of efficiency and profitability are also taken into account for separate use, as a bathroom maintenance measure as well as a treatment or disposal unit.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This object is achieved according to the invention by a device having the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den rückbezogenen Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the dependent claims.

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.According to the invention, the emulsion to be treated is pumped through a three-phase separator (2) in order to carry out a cleaning process of the emulsion. Depending on the task, air (2) can be fed into the suction line in front of the pump under negative pressure. By increasing the pressure, the air in the emulsion is dissolved and is then released again. This produces finely dispersed flotation gases (21) that support a flotation process of floating dirt particles or oils in the following three-phase separator (2). The emulsion is also deodorized during the gassing, as strong-smelling gases are released from the emulsion within a short time.

Schwere Schmutzteilchen sinken zu Boden und bilden ein Sediment (26). Einbauvorrichtungen bzw. Schikanen (25) im Dreiphasentrenner (2) unterstützen dabei den Flotations- und Sedimentationsvorgang.Heavy dirt particles sink to the bottom and form a sediment (26). Installation devices or baffles (25) in the three-phase separator (2) support the flotation and sedimentation process.

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.By adding chemicals, such as precipitants or flocculants, the flotation or sedimentation process can also be positively influenced in order to separate certain ingredients. These chemicals can be added before the feed pump (11) or after the pressure release or in the calming section (15) before the three-phase separator (2). The resulting flotate (22) is removed continuously or temporarily using a skimming device (4) at the top of the three-phase separator (2).

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.In order to also meet the requirements regarding biological activity or reduction of the total number of germs, for example in the case of cooling lubricant emulsions, the emulsion passes through a calming bath with UV lamps (3) after the cleaning process in the three-phase separator (2). The calming bath has a large surface area, and the UV-irradiated emulsion is drained from the surface via an overflow pipe after passing through the bath and can be fed back into the processing machine, for example a CNC machine tool.

fn folgenden Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert.The invention is explained in more detail in the following drawings.

Fig. 1 perspektivische Sicht einer mobilen VorrichtungFig. 1 perspective view of a mobile device

Fig. 2 schematische Funktionsweise der DreiphasentrennersFig. 2 Schematic operation of the three-phase isolator

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.Used emulsion is sucked in via a suction line (11) using a feed pump (1) and fed to the three-phase separator (2). During this process, depending on the application of the device - bath maintenance, preparation for disposal, etc. - air can be introduced into the suction line (12) under negative pressure. In order to dissolve the air introduced into the emulsion, the emulsion in the pressure device (13), for example a horizontal pressure line, is pressurized via a pressure holding valve (14). When the pressure is released after the pressure holding valve (14), a degassing process takes place in the calming section (15), whereby finely dispersed gas bubbles escape from the liquid. In this way, the emulsion is enriched with finely distributed gas bubbles. If necessary, the emulsion can be circulated several times via the circulation line (16) and feed pump (1).

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.For conditioning the emulsion, chemicals for splitting, precipitation and coagulation can additionally be introduced into the suction line (11) or calming section (15) via dosing pumps (17).

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.After flowing through the feed pump (1) once or several times with pressure increase and pressure release, the emulsion loaded with gas bubbles is fed into the three-phase separator (2). The three-phase separator is shown schematically in Fig. 2. The emulsion entering the three-phase separator (2), loaded with gas bubbles, splits into two streams (20) - shown schematically with arrows. The finely dispersed gas bubbles (21) rise slowly and attach themselves to foreign oil drops and dirt particles emulsified in the emulsion and, due to the small difference in density, would partially float in the emulsion or only rise very slowly. The rising flotate forms a floating layer (22) in the upper area of the three-phase separator (2), which is drained off by means of the overflow device of the skimmer (23).

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.Other particles (22), such as fine chips or grinding particles from metal processing, sink quickly to the bottom due to their high specific density and form a sediment (26). The sediment can be removed from the lower area of the three-phase separator via the discharge line (24) from time to time or continuously, for example via a pumping device. Additional baffles (25) promote the separation process in the three-phase separator (2). The cleaned emulsion is discharged from the three-phase separator (2) via a discharge line (26). If necessary, the emulsion can be circulated several times via a circulation line (27) and feed pump (1).

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.The emulsion can now be returned to the processing machine during bath maintenance or disposed of as clear water phase. For certain applications, the emulsion undergoes a final UV irradiation process to kill microorganisms.

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.Fig. 2 shows the discharge line (28) through which the emulsion is fed into the disinfection station (3). The disinfection station (3), designed as a flat-bed disinfection room, has a large surface where the emulsion to be disinfected is surface-irradiated without direct contact with the UV lamps. The irradiated emulsion flows off the surface in the overflow pipe (31) and is discharged. The emulsion cleaned and disinfected in this way is fed back to the metalworking machine or the washing bath in the bypass.

Claims

1. Device for treating liquids with the treatment steps of a separating device for separating foreign oils and foreign substances and a disinfection station for killing microorganisms, which are arranged in such a way that the emulsion flows through them one after the other, characterized in that the liquid to be cleaned is sucked in via a feed pump ( 1 ), led into a three-phase separator ( 2 ) in which flotation and sedimentation take place and then passed on to a continuous disinfection station ( 3 ) for contactless UV irradiation.

2. Device according to claim 1, characterized in that the emulsion is carried out at least with the treatment step of the separation device ( 2 ).

3. Device according to claim 1, characterized in that the emulsion can be further treated by means of UV irradiation ( 3 ) after the cleaning process in the three-phase separator ( 2 ).

4. Device according to claim 1, characterized in that to support the flotation and to increase the oxygen content in the liquid, air under negative pressure is introduced into the suction line ( 11 ) upstream of the feed pump ( 1 ).

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a pressure increase in a retention section ( 13 ) is generated by means of a valve ( 14 ).

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure holding section ( 13 ) is arranged in horizontal or vertical form in the system.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure relief is carried out before the three-phase separator and is arranged such that the pressure relief and calming section ( 15 ) up to the three-phase separator can be changed as desired in order to achieve variable and process-specific residence times of the emulsion, preferably designed as a horizontal pipeline.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the lower region of the three-phase separator the sediment ( 26 ) is removed continuously or intermittently, in the upper region of the three-phase separator the floating flotate ( 22 ) is continuously or intermittently removed via a skimming device ( 4 ).

9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the calming section ( 15 ) has a circulation line ( 16 ) via which the liquid can be returned to flow through the pressure-maintaining section ( 13 ) several times.

10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that chemicals for splitting, precipitation and coagulation are introduced into the feed line ( 11 , 15 ) upstream of the three-phase separator ( 2 ) via dosing pumps ( 17 ).

11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the three-phase separator ( 2 ) has a circulation line ( 27 ) via which the liquid can be returned to flow through the three-phase separator several times.

12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the disinfection station ( 3 ) for contactless UV irradiation has a laminar flow bath with a large surface area, which is surface-irradiated by at least one UV radiator.

13. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device is designed to be mobile by means of running wheels or as a stationary system with a fixed base frame.