DE4231837C2 - Verfahren und Anlage zum Reinigen von ölverschmutztem und emulgiertem Bilgewasser auf Schiffen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anlage zum kontinuierlichen Reinigen von ölverschmutztem und emulgiertem Bilgewasser auf Schiffen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie in der Zeitschrift "Schiff & Hafen/Kommandobrücke", Heft 9/1978, 30. Jahrgang, Seiten 857-859 beschrieben sind.

Das ölverschmutzte Bilgewasser kann bekanntlich nicht ohne weiteres außenbords gepumpt werden, vielmehr muß es vorher zuverlässig einen hohen Reinheitsgrad erreichen, damit es die Umwelt - das Meerwasser, wie auch das Kanalnetz an Land - nicht belastet. Bei dieser Reinigung treten Probleme auf, weil sich dann das Öl nicht leicht in dem gewünschten Grad vom Wasser trennen läßt. Das liegt in erster Linie daran, daß Bilgewasser chemische Bestandteile aus Reinigungsmitteln, Zusätze aus dem Kühlwasser der Maschinen und Korrosionsschutzmittel enthält, welche die hinderliche Emulsionsbildung aus Wasser und Öl begünstigen und damit die Ölabtrennung zusätzlich erschweren.

Man hat daher schon vorgeschlagen (vgl. o. g. Literaturstelle), daß zunächst eine Schwerkraftseparation der Ölanteile von dem Bilgewasser in einem Separationsbehälter erfolgt, wobei die Fließgeschwindigkeit in dem Separationsbehälter so niedrig gehalten wird, daß der Separationsvorgang von der Strömung des Mediums unbeeinträchtigt ist.

Sobald oben in dem Separationsbehälter sich von dem Bilgewasser Öl abgetrennt und gesammelt hat, setzt ein weiterer Vorgang ein, indem nun das durch Schwerkraft vorgereinigte Bilgewasser in einen Grobfilter gepumpt wird, wo es in den Filterelementen nachgereinigt und als sogenanntes Reinwasser abgeführt wird.

Dieses Reinwasser erfüllt jedoch in vielen Fällen nicht die strengen Auflagen, die an die Reinheit von in das Seewasser abzugebenden Flüssigkeiten gestellt werden, weil dort mangels Vorliegens einer Feinfilterung ölige Bestandteile und andere Schadstoffe den Filter durchdringen und in das Filtrat gelangen können.

Ein weiterer Mangel der bekannten Verfahren besteht darin, daß das Retentat aus dem Grobfilter nicht in den Separationsbehälter zurückgeführt wird, sondern in einem separaten Behälter gesammelt wird. Abgesehen von dem hierdurch bedingten erhöhten Aufwand an Behältern, Rohrleitungen und Steuerorganen wird auch die Entsorgung an Land erschwert, weil dort das Abwassersystems mit der stark ölhaltigen Flüssigkeit belastet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Unzuträglichkeiten, der bekannten Reinigungsverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu überwinden.

Sie löst diese Aufgabe gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 dadurch, daß die Filtration als Fein- oder Ultrafiltration ausgelegt ist, bei welcher das Retentat unter erhöhtem Druck in einem Kreislauf in Fluß gehalten wird, wobei die im Kreislauf umgewälzte Menge pro Zeiteinheit des Retentats gegenüber der zugeführten Menge pro Zeiteinheit der Wasserphase und der entsprechenden Menge pro Zeiteinheit des abgezogenen Retentats erheblich, vorzugsweise um das Hundertfache, erhöht ist, daß ferner das abgezogene Retentat zu der Wasserphase des Bilgewassers zurückgeführt wird und daß die Fließgeschwindigkeit des Mediums in dem System außerhalb des Kreislaufs so niedrig gehalten wird, daß der Separationsvorgang von der Strömung des Mediums unbeeinträchtigt bleibt.

Hierbei wird durch den Einsatz eines Fein- oder Ultrafilters erreicht, daß das Filtrat auch hohe Anforderungen an die Reinheit des Reinwassers erfüllt, während durch die Kreislaufführung des Retentats und seinen gegenüber den zuführten bzw. abgeführten Flüssigkeitsmengen erheblich gesteigerten Durchsatzes ein verstärktes Aufkonzentrieren des Retentats mit Öl und eine intensive Bespülung der Filtermembranen erreicht wird. Das Zurückführen des Konzentrats schließlich in die Schwerkraftseparation gestattet dort ein Aufschwimmen des Öls aus dem sich bildenden Wasserphasen-Konzentrat-Gemisch, das durch das Niedrighalten der Strömungsgeschwindigkeit im System außerhalb des Kreislaufs gewähreleistet ist.

Durch die Veröffentlichung "Trennverfahren für Öl-Wasser-Emulsionen" in der Zeitschrift "Industrie-Anzeiger" 96., Jg. Nr. 96 vom 21. 8. 1974, Seite 1544-1545 sind zwar Trennverfahren für Öl-Wasser-Emulsionen bekanntgeworden, bei denen die zu trennende Emulsion ein Feinfilter mit sogenannten semipermeablen Membranen durchströmt, wobei die wäßrige Phase der Emulsion als Filtrat durch die Membranschicht hindurchtritt, gesammelt und abgeführt wird, während die ölige Phase als Retentat zurückbleibt und im Kreislauf mittels einer Druck-/Umwälzpumpe umgewälzt wird, wobei fortlaufend ein Anteil dieses Konzentrats in einem Sammelbehälter gesammelt wird.

Da dieses Verfahren einstufig, also ohne einen vorgeschalteten Separationsvorgang arbeitet, ist eine Rückführung des Konzentrats in den Separationsbehälter, wie dies nach der Erfindung der Fall ist, nicht vorgesehen.

Außerdem wird bei diesem Verfahren bereits nach relativ kurzer Betriebsdauer jeweils ein Anlegen von Öl- und Schmutzteilchen an der Retentatseite des Feinfilters eintreten, welches den Flux oder Permeatfluß durch die Filtermembranen derart herabsetzt, daß das Reinigen der Membranen vergleichsweise häufiger vorgenommen werden muß.

In den Unteransprüchen sind Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung gekennzeichnet:

So wird, um den Reinigungsvorgang ohne störende Unterbrechungen durchführen zu können, nach dem Anspruch 2 der Feinfilter im Betrieb gereinigt und somit regeneriert, indem angefallenes Reinwasser unter dem notwendigen Druck zugeführt wird. Hierdurch werden die groben Ölpartikel aus dem Filter in den Separationsbehälter zurückgespült.

Diesem zugeführten Reinwasser kann ein Spülmittel zugesetzt werden, gemäß dem Anspruch 3 in erwärmtem Zustand, um den Reinigungsvorgang zusätzlich zu unterstützen.

Nach diesem Reinigungsvorgang wird gemäß dem Anspruch 4 der Inhalt des Separationsbehälter im Bedarfsfall über einen Feststoffilter zur Feststoffseparation geleitet. Das so grobgereinigte Bilgewasser wird wieder dem Separationsbehälter oder der Bilge zugeführt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Anlage, die als Schemaskizze dargestellt ist, näher erläutert:

Aus der Darstellung ist der Aufbau der Anlage erkennbar. Daraus ist entnehmbar, daß die Hauptbestandteile der Anlage ein Separationsbehälter 6 und ein Feinfilter 34, 37, 38 sind.

In dem Separationsbehälter 6 trennt sich durch Schwerkraft das leichtere Öl, die Ölphase, von dem schwereren Wasser, der Wasserphase, und sammelt sich obenauf in dem sogenannten Öldom 39, von wo es in einen nicht dargestellten Lagerbehälter abgepumpt wird. Gesammelt wurde vorher das Bilgewasser in der Bilge 1, die an einer tiefen Stelle des Schiffs liegt und aus der es über eine Pumpe 7 in den Separationsbehälter 6 gefördert wird. Der Feinfilter 34, 37, 38 enthält nicht dargestellte Filterelemente, auch Module genannt. Dieser Feinfilter hat die Aufgabe, die Wasserphase aus dem Separationsbehälter 6 einer zusätzlichen Reinigung zu unterziehen. Denn die Wasserphase ist, auch wenn ihr durch Schwerkraft Öl entzogen worden ist, noch längst nicht restlos von Öl gereinigt, weil Schwerkraft allein nicht ausreicht, einen zufriedenstellend hohen Reinigungsgrad zu erreichen. Ein Feinfilter ist geeignet, kleine Ölrückstände und sonstige Verunreinigungen zurückzuhalten, so daß auf der Ablaufseite wirklich Reinwasser hoher Qualität anfällt.

Der Feinfilter im dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein keramischer Filter, und zwar ein Röhrenfilter mit mikrofeiner Keramikauflage, deren Module hintereinanderliegen. Diese Filter wirken wie ein Membranfilter, wobei also das Medium quer zum Hauptstrom das Filterelement durchläuft. Der Feinfilter ist zusätzlich für den hier vorliegenden Zweck besonders ausgebildet: Er stellt für sich ein Umlaufsystem dar, in welchem die nachzureinigende Wasserphase des Bilgewassers an der Retentatseite der Filterflächen aufkonzentriert wird. Dieses Konzentrat enthält nicht nut einen großen Anteil Öl, sondern auch andere Schmutzrückstände. Für den Vorgang des Feinfiltrierens ist wesentlich, daß der hohe Transportwiderstand durch die Filtermodule überwunden werden muß; dies geschieht dadurch, daß im Filterkreis das Medium einem erhöhten Druck ausgesetzt wird, wofür eine Druckerhöhungspumpe 35 vorgesehen ist.

Hinzu kommt, daß dabei dabei für die Zirkulation des Mediums durch die hintereinander liegenden Module gesorgt wird; deshalb ist eine die Fließgeschwindigkeit im Kreislauf stark erhöhende Kreislaufpumpe 36 eingeschaltet, deren Volumenstrom bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in der Größenordnung von 50-100 Kubikmetern pro Stunde liegt.

Mit diesen Maßnahmen wird erreicht, daß das Aufkonzentrieren des Retentats intensiviert wird und daß eventuell an den Filterflächen zurückgehaltene Öl- oder sonstige Schmutzteile aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeit keine Zeit zu der sonst hingenommenen festen Ablagerung finden und somit daran gehindert sind, die Filterporen zu verstopfen. Ferner ist vorgesehen, einen Anteil des im Feinfilter umlaufende Konzentrat fortlaufend in den Separationsbehälter 6 zurückzuleiten und dort mit der Wasserphase der Bilgeflüssigkeit zu vermischen. Um zu verhindern, daß die genannten hohen Volumenströme in den Separationsbehältern einströmen und damit dort eine Schwerkraftseparation unmöglich machen, wird der aufzuspeisende Volumenstrom wesentlich reduziert, im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf eine Größe von 500-1500 Liter pro Stunde. Entsprechend reduziert wird auch der aus dem Separationsbehälter entnommene Volumenstrom.

Weil eine Abreinigung der Filterflächen bei diesem Verfahren erforderlich werden kann, ist noch vorgesehen, angefallenes Reinwasser aus dem Reinwasserbehälter 51 dem Feinfilter wieder aufzugeben und bedarfsweise diesem ein Spülmittel zuzusetzen, das aus einem Behälter, dem Spülmittelbehälter 25, je nach Notwendigkeit dem Feinfilter zugeführt werden kann; zur Unterstützung dieser Wirkung sollte das Reinigungswasser erwärmt werden, so z. B. in einer Heizeinrichtung 40 vor dem Feinfilter. Ein weiteres Hilfsmittel zur Reinigung der Filterflächen des Feinfilters ist ein Feststoffilter 11 innerhalb des Systems des Separationsbehälters 6. In diesem Filter 11 werden Feststoffe zurückgehalten, und zwar aus dem Zulauf frischen Bilgewassers aus der Bilge 1 wie auch rückfließendes Medium aus dem Feinfilter in den Separationsbehälter 6; dabei wird Medium jeweils vom Grund des Separationsbehälters 6 abgezogen und über den Feststoffilter 11 wieder dem Separationsbehälter 6 oder der Bilge 1 zurückgegeben.

Damit entfällt eine Belastung des Feinfilters mit Schmutzanteilen. Zu einem störungsfreien Betrieb gehört naturgemäß, daß die Anlage mit den erforderlichen Regel-, Steuer- und Überwachungseinrichtungen ausgestattet ist.

Claims (9)

1. Verfahren zum kontinuierlichen Reinigen von ölverschmutztem und emulgiertem Bilgewasser auf Schiffen, bei dem die Bilge einer Vorreinigung durch Trennen der Ölphase von der Wasserphase durch Schwerkraftseparation unterzogen wird, wobei die Ölphase fortlaufend abgeleitet wird, während die Wasserphase einer Nachreinigung in Form einer Filtration unterzogen wird, bei welcher das anfallende Filtrat (Reinwasser) fortlaufend nach außenbord abgeleitet wird, während das anfallende Retentat (Schmutzwasser) fortlaufend abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtration als Fein- oder Ultrafiltration ausgelegt ist, bei welcher das Retentat unter erhöhtem Druck in einem Kreislauf in Fluß gehalten wird, wobei die im Kreislauf umgewälzte Menge pro Zeiteinheit des Retentats gegenüber der zugeführten Menge pro Zeiteinheit der Wasserphase und der entsprechenden Menge pro Zeiteinheit des abgezogenen Retentats erheblich, vorzugsweise um das Hundertfache, erhöht ist, daß ferner das abgezogene Retentat zu der Wasserphase des Bilgewassers zurückgeführt wird und daß die Fließgeschwindigkeit des Mediums in dem System außerhalb des Kreislaufs so niedrig gehalten wird, daß der Separationsvorgang von der Strömung des Mediums unbeeinträchtigt bleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bedarfsweise ausgefiltertes Reinwasser gegebenenfalls unter Zumischung eines Spülmittels in den Retentat-Kreislauf zu dessen Reinigung und Regenerierung unter dem erforderlichen erhöhten Druck zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungs- und Regenerierungsflüssigkeit während des Reinigungsvorganges des Feinfilters erwärmt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anteil der Wasserphase abgeleitet, durch Feststoffilterung von Feststoffen befreit und sodann auf den Hauptteil der Wasserphase oder Bilge aufgegeben wird.

5. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einerseits einen an die Bilge (1) über eine Leitung (2), in die eine Förderpumpe (7) eingeschaltet ist, angeschlossenen Separationsbehälter (6) für die schwerkraftmäßige Trennung der Ölphase von der Wasserphase mit einem oberen Dom (39) für die Ölphase und andererseits einen Fein- oder Ultrafilter (34, 37, 38) umfaßt, dessen Retentatseite (Schmutzseite) als geschlossenes Ringsystem (34) ausgebildet ist, in das eine Kreislaufpumpe (36) eingeschaltet ist und das einerseits über eine Zuleitung (4) und eine Druckerhöhungspumpe (35), andererseits über eine Ableitung (5) mit der Wasserphase im Separationsbehälter (6) verbunden ist, wobei die Kreislaufpumpe (36) eine erheblich größere, vorzugsweise die hundertfache Flüssigkeitsmenge pro Zeiteinheit fördert wie die Druckerhöhungspumpe (35) und wobei die Filtratseite (Reinwasserseite) des Ringsystems (34) über eine Ablaufleitung (50) mit einem Reinwasserbehälter (51) verbunden ist, und daß sie für die Anlage erforderlichen Bauelemente, wie Hand- und Magnetventile zur Steuerung des Bilgenwasser-, Wasserphasen-, Retentat- und Reinwasserflusses und Überwachungs-, Meß- und Alarmgeräte zur Kontrolle der Niveaustände in den Behältern, vorgesehen sind.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinwasserbehälter (51) mit einer Pumpe (58) zum Abpumpen des Reinwassers nach außenbord ausgestattet ist.

7. Anlage nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch einen Spülmittelbehälter (25), der über eine Leitung (26) mit der Saugseite der Druckerhöhungspumpe (35) verbunden ist, und einen Feststoffilter (11), der einerseits über eine Leitung (10, 2) an die Wasserphase im Separationsbehälter (6) und andererseits an die Bilge (1) über eine Leitung (12) angeschlossen ist.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Fein- oder Ultrafilter (34, 37, 38) mit semipermeablen Membranen aus keramischem Werkstoff ausgestattet ist.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Fein- oder Ultrafilter (34, 37, 38) mit Filterelementen aus Fasermaterial ausgestattet ist.