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Verfahren zur Demulgierung von C)l-in-Wasser-Emulsionen, z. B. von
mit Ol verunreinigten Abwässern
Die Aufspaltung wäßriger Emulsionen mit dem Ziel
der Entölung bzw. Gewinnung der in ihnen entllaltenen emulgierten Stoffe kann man
mittels eines elektrischen Hochspannungsfeldes, eines Zentrifugierverfahrens oder
auch durch Chemikalienbehandlung herbeiführen. Es ist auch bekannt, diese Maßnahmen
gleichzeitig zur Anwendung zu bringen. Die bekannten Verfahren haben gewisse Nachteile.
So erfordert die Verwendung eines elektrischen Hochspannungsfeldes eine kostspielige
Apparatur; das Zentrifugierverfahren wiederum führt nicht immer zu einer vollständigen
Abscheidung der emulgierten Stoffe, während bei der Chemikalienbehandlung vielfach
unerwünschte Stoffe in die Flüssigkeit gelangen. Diese Nachteile können je nach
der Höhe des Gehaltes an emulgierten Stoffen oder aus anderen Gründen im einen Falle
stärker, im anderen Falle schwächer in Erscheinung treten.
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Es wurde nun gefunden, daß man wäßrige Emulsionen sowohl bei hohem
als auch bei sehr geringem Gehalt an emulgierten Stoffen mit guter Wirkung von diesen
Stoffen befreien kann, wenn man große Metalloberflächen auf die Emulsionen zur Einwirkung
bringt. Die Metalle können erfindungsgemäß in Form von Pulver, Körnern, Spänen,
Drähten oder großoberflächigen Metallerzeugnissen, -wie Metallwolle, %gewebe, -geflechte
od. dgl., auf die
Emulsionen zur Einwirkung gebracht werden. Sie
können über die Metalle filtriert werden, oder die Metalle können in die Emulsionen
eingerührt und danach die emulgierten Stoffe und das Wasser in geeigneter Weise
voneinander getrennt werden.
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Unter der Einwirkung der Metalle spalten sich die Emulsionen in einen
wäßrigen und einen nichtwäßrigen Teil auf, welch letzterer, z. B. Öl, in bekannter
Weise, z. B. durch einen Abscheider, ein Filter od. dgl. von dem Emulsionswasser
mechanisch getrennt werden kann, soweit er nicht auf der Ob erfläche des Behandlungsmetalls
selbst zurückgehalten wird.
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Die Aufspaltung der Emulsionen kann je nach der Beständigkeit, den
chemischen und physikalischen Eigenschaften der Emulsion durch Erhöhung der Temperattir
gefordert werden. Dies gilt inslbesondere von Mineralölemulsionen, deren Auf sp
altung durch höhere Temperatur begünstigt wird.
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Es empfiehlt sich, in solchen Fällen die Metallbehandlung bei 80 bis
I00° durchzuführen.
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In Fällen, in denen die emulgierten Stoffe nach der Metallbehandlung
ausschließlich durch mechanische Mittel nicht vollständig oder nicht ausreichend
von dem Emulsionswasser getrennt werden können, wird erfindungsgemäß an die mechanische
Trennbehandlung oder an die Metallbehandlung eine Behandlung des Wassers mit Adsorptio'nsmitteln
angeschlossen. Die Trennung von emulgierten Bestandteilen, z. B. Olen von Wasser,
durch Behandlung mit Aktivkohle ist an sich bekannt. Es wird auch mit Aktivkdhle
eine voll&tändige Abtrennung der emulgierten Bestandteile erzielt, wenn diese
in einer hinreichenden Teilchengröße oder lin Lösung vorliegen. Jedoch in einem
bestimmten Bereich von sogenannten Feinstemulsionen ist Aktivkohle allein nicht
mehr ausreichend wirksam. Durch die erfindungsgemäße Metallbehandlung werden jedoch
auch die Feinstemulsionen aufgespalten und zu Teilchen zusammengeballt, in der sie
von der Aktivkohle wieder erfaßt werden.
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Für die Durchführung des Verfahrens gemäß Erfindung kommen alle Metalle
und Legierungen in Betracht, die mit dem Wasser der Emulsion oder den jeweils darin
enthaltenen, z. B. gelösten Stoffen, wie Säuren, keine Verbindung einzugehen vermögen.
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Die unter der Wirkung der Metallbehandlung sich ausscheidenden Stoffe
können, soweit sie sich auf dem Metall selbst abscheiden, durch bekannte Verfahren,
beispielsweise durch Lösen, Absehmelzen, Destillieren oder Sublimieren, zum Zweck
der Regeneration des Metalls oder der Gewinnung der ausgeschiedenen Stoffe von dem
Metall wieder getrennt werden.
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Die Anwendbarkeit des Verfahrens gemäß Erfindung ist überall da gegeben,
wo emulgierte Stoffe, gleichgültig ob als Wertstoffe oder Verunreinigungen, aus
wäßrigen Emulsionen abgeschieden werden sollen. Es kann sich hierbei entweder um
die Gewinnung des emulgierten Stoffes oder um die Reinigung der wäßrigen Komponente
handeln, um letztere wieder gebrauchsfähig zu machen.
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Als abzuscheidende emulgierte Stoffe kommen beispielsweise in Betracht:
Kohlenwasserstoffe: Mineralöle aus Roherdolemulsionen, Öle aus Abwässern der Schmieröl-
oder Altöl aufbereitung oder aus Kondenswasser von Dampfkraftmaschinen usw.; Kautschuk
aus Latexemulsionen natürlicher oder synthetischer Herkunft, aus Emulsionen der
Regenerationsaufbereitung od. dgl.; Fettstoffe aus Waschwässern, die bei der Aufarbeitung
natürlicher und künstlicher Fette anfallen, oder aus anderen Abwässern, z. B. von
Schiachtböfen usw.; Eiweißstoffe bei der Reinigung von beim und Gelatine, der Serumgewinnung,
der Abscheidung emulgierter Kolloide aus Pflanzenextrakten (Zuckersäften, Kartoffelpreßwasser
u. a. Nebenprodukten, z. B. Milch) u. a.; Kunststoffe aus Kunststoffemulsionen,
wie sie bei der Herstellung oder Verarbeitung von Kunststoffen benutzt werden, insbesondere
solchen Emulsionsabwässern.
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Die prakische Anwendung des Verfahrens wird nachfolgend an dem Beispiel
der Kondensatentölung, auf die die Erfindung vorzugsweise anwendbar ist, näher beschrieben.
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Bei gleichmäßig belasteten Dampfmaschinen, welche mit nicht gefetteten
Ölen geschmiert werden, liegt der Ölgehalt des Kondensats in der Regel bei Io bis
I5 g/m3. Das Öl ist meist gar nicht oder nur unbedeutend mit dem Wasser emulgiert.
Seine Abscheidung durch bekannte Maßnahmen, insbesondere durch Adsorption an Aktivkohle,
ist mit guter Wirkung (bis zu Restölgehalten von 0,5 bis 1 g/m3) möglich. Werden
aber für die Schmierung gefettete oder emulgierte Schmieröle benutzt oder erfolgt
die Belastung der Dampfmaschinen stoßweise sehr stark, was z. B. beim Betrieb von
Schiffsmaschinen, Bergwerksfördermaschinen usw. der Fall ist oder wird der Abdampf
einer Gegendruckdampfmaschine in einer Turbine weiter ausgenutzt, so enthält das
anfallende Kondensat das 01 meist fein emulgiert. Die Olgehalte dieser Emulsionen
schwanken dann auch sehr stark; Ölgehalte von 30 bis 50 g/m3 treten insbesondere
bei starker Belastung der Maschinen auf, und Ölgehalte von 300g/m3 sind keine Seltenheit.
Die Aufarbeitung solcher Kondensate unter Erhaltung ihrer Eigenwärme ist dann mittels
des üblichen Aktivkohleadsorptionsverfah,rens mit befriedigender Wirkung nicht immer
möglich.
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Ein solches feinstemulgiertes Kondensat mit 30 g Öl je Kubikmeter,
welches eine Temperatur von 90° aufwies, wurde durch drei parallel geschaltete Behälter
mit verschiedener Metallfüllung geleitet. Die Behälter hatten folgende Füllung:
Behälter I: Al-Späne, Schichthöhe ....... 25 cm, Behälter 2: Kupferdrehspäne, Schichthöhe
. 25 cm, Behälter 3: Eisendrehspäne, Schichthöhe .. 25 cm.
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Durch die drei parallel geschalteten Behälter wurde das ölige Kondensat
mit einer Gesohwindrigkeit von 10 m/Std. von oben nach unten hindurchgeleitet. Das
Filtrat zeigte erst nach 50 Stunden
Laufzeit Öl tröpfchen in grober
Dispens ion, und ein Feinstemulsionsdurchbruch konnte auch nach 200 Stunden Laufzeit
noch nicht beobachtet werden.
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Der Ölgehalt des Filtrats betrug dann noch (nach mechanischer Abscheidung
der Öltröpfchen in einem Absatzbehälter) 5 bis 10 g Öl je Kubikmeter.
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Dieser Ölgehalt konnte durch ein Aktivkohlefilter mit einer Kohleschichthöhe
von 50 cm bis auf einen Restgehalt von o,8 g/m3 vermindert werden.
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Es ist auch möglich, das Metall in der Aktivkohleschicht fein Iu
verteilen, sei es durch mecha nische Beimischung oder durch galvanfsche oder chemische
Metallisierung der Kohle, so daß dann nur mit einer einzigen Filterschicht gearbeitet
zu werden braucht, in der Emulsionsbrechung und Ölabscheidung gleichzeitig erfolgen.
Wenn man die wäßrigen Emulsionen statisch aufarbeiten will, so empfiehlt es sich,
metallhaltige Kohle in Pulverform zu verwenden. In dfesem Falle wird die Metallkchlemfschung
eingerührt, wobei das Metall die Emulsionsbrechung bewirkt und die dadurch koagulierten
Olteilchen sich auf der Aktivkohle abscheiden; ist die Abscheidung beendet, so wird
die Metallkohlemischung durch Dekantieren oder Filtrieren abgetrennt. An Stelle
von Aktivkohle lassen sich auch andere Adsorbentien, wie Bleicherdlen und Kieselgur,
benutzen, um die aufgespaltenen Emulsionsbildner zu adsorbieren.
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Durch die zusätzliche Anwendung eines großoberflächigen Metalls wird
die Beladungshöhe eines Kohlefilters für Öl erheblich erhöht. Es wurden Beladungen
von 50 Gewichtsprozent und mehr Öl auf der Kohle festgestellt. Außer dieser stärkeren
Beladbarkeit der Kohle wird auch die Betriebssicherheit des Kohlefilters gegenüber
schwankender Beschaffenheit des Kondenswassers, z. B. bei plötzlich ansteigendem
Ölgehalt oder bei stärkerer Emulgierung, wesentlich verbessert, so daß das Filtrat
der Entölungsanlage immer gleiche Beschaffenheit aufweist.
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Die Höhe der anzuwendenden Metallschicht hängt von dem Ölgehalt des
Wassers, seiner Strömungsgeschwindigkeit und der Dichte und Feinkörnigkeit der Metallpackung
ab. Bei einem Gehalt des Kondensats an emulgiertem Öl von 10 bis I5g/m3 wird bei
Anwendung einer Metallschicht von 25 cm Höhe auch noch bei Olstößen bis zu 300 g/m3
eine ausreichende Emulsionssbrechung erzielt.