Eine metallverarbeitende Anlage gibt pro Stunde etwa 20 Kubikmeter Spülwasser ab, das etwa 400 mg/L Fremdöl und Schneidflüssigkeit enthält. Freies Öl schwimmt innerhalb von Minuten an die Oberfläche, wenn dem Wasser ein ruhiger Ort zum Sitzen gegeben wird. Emulgiertes Öl kann stundenlang im gleichen Wasser verbleiben und trotzdem nicht aufsteigen. Dieser Unterschied und nicht die Form des Tanks entscheidet darüber, ob ein Öl-Wasser-Abscheider funktioniert.
Hier also die Kurzfassung: Ein Öl-Wasser-Abscheider filtert kein Öl aus dem Wasser. Es verlangsamt das Wasser, verteilt es weit genug und gibt dem Auftrieb genügend Zeit, um Öltröpfchen an die Oberfläche zu heben, wo ein Skimmer sie abtransportieren kann. Es gibt Platten, Leitbleche, Luftblasen und Chemikalien, um diese Aufgabe zu erleichtern.
Auftrieb, Oberfläche und Zeit: die drei Hebel der Trennung
Öl schwimmt, weil es leichter als Wasser ist. Die meisten Mineralöle, Hydraulikflüssigkeiten und Diesel liegen zwischen 0,85 und 0,92 g/cm³, während Wasser bei 20 Grad Celsius nahe bei 1,00 g/cm³ liegt. Der Abstand beträgt oft nur 8 bis 15 Prozent, weshalb die Trennung langsam erfolgt und die Tankgeometrie so wichtig ist.
Die Aufstiegsgeschwindigkeit eines einzelnen Tropfens wird normalerweise mit dem Stokes-Gesetz geschätzt:
v = g (Dichte von Wasser – Dichte von Öl) d 2 / 18 Viskosität
Dabei ist d der Tropfendurchmesser und die Viskosität die des Wassers. Zwei Dinge fallen auf. Da der Durchmesser quadriert wird, führt eine Verdoppelung der Tröpfchengröße dazu, dass ein Tröpfchen viermal schneller aufsteigt. Da die Viskosität im Nenner liegt, hat die Erwärmung des Wassers den gleichen Effekt wie die Vergrößerung der Tröpfchen. Ein Abscheider, der beide Faktoren ignoriert, ist ein Absetzbecken mit einem eindrucksvolleren Namen.
Vom Einlass zum Auslass: Was jede Stufe der Einheit leistet
Fast jeder Schwerkraftabscheider folgt der gleichen Reihenfolge, egal, ob es sich um eine erdverlegte API-Einheit aus Beton in einer Raffinerie oder um eine kompakte Stahlpaketeinheit auf dem Boden einer Werkstatt handelt.
- Einlassverteiler oder Prallblech. Es verringert die Geschwindigkeitshöhe des Eingangsrohrs und verteilt den Durchfluss gleichmäßig über die gesamte Breite der Einheit. Ungleichmäßige Verteilung ist die häufigste Ursache für Kurzschlüsse.
- Sand und Feststoffe fallen heraus. Sand, Zunder und schwere Feststoffe setzen sich in einem Trichter am Boden ab, normalerweise einem V-förmigen Sumpf mit einem Ablassventil oder einer Schnecke.
- Plattenpaket oder Koaleszenzmedien. Schräge Platten verringern die vertikale Distanz, die ein Tröpfchen zurücklegen muss, von mehreren zehn Zentimetern auf einige Zentimeter und bieten kleinen Tröpfchen eine Oberfläche, auf der sie verschmelzen können.
- Die Ölschicht baut sich auf. Freies Öl sammelt sich als Film, der sich auf etwa 25 bis 50 mm verdickt, bevor es durch ein Skimmerrohr, einen Bandskimmer oder ein verstellbares Wehr abgezogen wird.
- Auslasswehr oder Prallblech. Das Wasser wird unterhalb der Ölschicht angesaugt und über ein Wehr wieder abgelassen, das den Wasserstand und damit die Tiefe der Ölschicht im Inneren des Geräts festlegt.
Die Reihenfolge ist wichtig. Wenn das Einlassleitblech verschmutzt oder das Plattenpaket verstopft ist, arbeitet jede nachgeschaltete Stufe mit dem falschen Wasser und das Auslasswehr gibt das Problem einfach weiter.
Wie schnell steigen Öltröpfchen tatsächlich auf?
Zahlen machen die Designlogik offensichtlich. Unter Verwendung des Stokes-Gesetzes mit einem Dichteunterschied von 80 kg/m³ in Wasser bei 20 Grad Celsius steigt ein 150-Mikrometer-Tropfen, die klassische Konstruktionsgrundlage für einen Schwerkraftabscheider, mit etwa 1 mm pro Sekunde auf. Für einen Meter benötigt man etwa 17 Minuten.
Aus diesem Grund sind Schwerkraftabscheider lang und flach. Halten Sie die Tröpfchen innerhalb von 20 cm von der Oberfläche und die benötigte Verweilzeit sinkt von mehreren zehn Minuten auf einige wenige. Aus diesem Grund gibt es auch Plattenpakete: Verkürzen Sie den Aufstiegsweg und Sie können entweder den Tank verkleinern oder kleinere Tröpfchen auf derselben Grundfläche auffangen.
Die Temperatur ist die am günstigsten zu ändernde Variable
Die Viskosität des Wassers nimmt mit zunehmender Erwärmung stark ab. Sie beträgt etwa 1,79 mPa·s bei 0 Grad, 1,00 bei 20 Grad und etwa 0,55 bei 50 Grad. Da die Viskosität im Nenner des Stokesschen Gesetzes steht, verdoppelt das Erhitzen eines Strahls von 20 auf 50 Grad nahezu die Aufstiegsgeschwindigkeit jedes darin enthaltenen Tröpfchens, ohne dass eine einzige Platte gewechselt werden muss.
Aus diesem Grund werden Ölwassersysteme in kalten Klimazonen isoliert oder beheizt und das gleiche Gerät arbeitet im Sommer oft besser als im Winter. Es ist auch eine Warnung. Wenn eine Anlage auf ein anderes Wasch- oder Reinigungsmittel umsteigt, kann der emulgierte Anteil stark ansteigen und der Separator sieht aus, als ob etwas Mechanisches ausgefallen wäre, obwohl gar nichts passiert ist.
Die wichtigsten Trennwege im Vergleich
Die Schwerkraftabscheidung ist das Rückgrat der Ölwasseraufbereitung, aber sie ist selten die ganze Geschichte. Die folgenden Routen finden sich am häufigsten vor einer Abgabestelle oder einer Wiederverwendungsstufe.
| Route | Wie es trennt | Tröpfchen passt | Fußabdruck |
|---|---|---|---|
| API-Schwerkraftabscheider | Langer, ruhiger Kanal mit Verweilzeit | Freies Öl, hauptsächlich über 150 µm | Groß |
| CPI/PPI-Plattenseparator | Schräge Platten verkürzen den Aufstiegsweg | Freies und dispergiertes Öl, etwa 60 bis 150 µm | Mittel |
| Flotation mit gelöster Luft | Mikrobläschen transportieren Öl an die Oberfläche | Dispergiertes und leicht emulgiertes Öl | Mittel |
| Hydrozyklon oder Zentrifuge | Eine hohe g-Kraft verstärkt den Dichteunterschied | Kleine Tröpfchen, aber energieintensiv | Klein |
| Chemische Koagulation plus Flotation oder Membranpolitur | Chemikalien vergrößern Tröpfchen und eine Barriere fängt den Rest auf | Stark emulgiertes und etwas gelöstes Öl | Kompakt |
Horizontale Luftflotationsmaschine Die Advektions-Luftflotationsmaschine ist eine Fest-Flüssigkeits-Trennanlage, die häufig in der Abwasseraufbereitungsindustrie eingesetzt wird. Es kann Suspensionen effektiv entfernen... Produkt anzeigen → Die Flotation mit gelöster Luft verdient eine genauere Betrachtung, da sie eher den Mechanismus als die Geometrie verändert. Anstatt darauf zu warten, dass das Öl von selbst aufsteigt, heften sich Mikroblasen an die Tröpfchen und heben sie mit einer Geschwindigkeit an, die die Schwerkraft allein nicht erzeugen kann. Es entfernt dispergiertes und leicht emulgiertes Öl, das von einer einfachen Schwerkrafteinheit direkt durchströmt wird.
Wo die Chemikaliendosierung passt
Unterhalb von etwa 20 Mikrometern verhalten sich Öltröpfchen eher wie gelöste Materie als wie schwimmendes Öl. Ein 20-Mikrometer-Tropfen benötigt mehrere Stunden, um einen Meter hochzusteigen, was kein praktischer Tank bieten kann. Die Antwort besteht darin, sie wachsen zu lassen: Ein Koagulans neutralisiert die Oberflächenladung der Tröpfchen, und ein Flockungsmittel baut die neutralisierten Tröpfchen zu Flocken auf, die groß genug sind, um durch Schwerkraft oder Flotation entfernt zu werden.
Die Chemie funktioniert nur, wenn die Dosierung stimmt. Die Dosierungen für ölhaltiges Wasser liegen typischerweise im Bereich von mehreren zehn bis wenigen hundert mg/L, und eine Dosierpumpe, die um 20 Prozent abweicht, verschwendet entweder Polymer oder lässt Öl zum Auslass durch. Deshalb sind verpackte Dosiersysteme mit Mischkammer und kalibrierten Pumpen Standard industrielle Abwasserbehandlung Linien, in denen sich die Einflussfaktoren Schicht für Schicht ändern.
Integriertes Dosiergerät Schneckenpresse-Schlammentwässerungsmaschine Produkt anzeigen → Was entscheidet darüber, ob die Einheit ihre Zahlen erfüllt?
Zwei nach identischen Zeichnungen gebaute Separatoren können sehr unterschiedliche Leistungen erbringen. In der Praxis wird die Leistung durch eine kurze Liste von Variablen bestimmt:
- Oberflächenbelastungsrate, in Kubikmetern pro Quadratmeter und Stunde. Schieben Sie es nach oben und die Verweilzeit verringert sich proportional.
- Temperatur und Viskosität des einströmenden Stroms.
- Tröpfchengrößenverteilung: frei, dispergiert oder emulgiert.
- Turbulenzen am Einlass, die bereits zusammengewachsene Tröpfchen wieder aufbrechen.
- Tiefe und Stabilität der Ölschicht. Eine zu stark entrahmte Schicht transportiert Wasser, eine zu wenig entrahmte Schicht trägt Öl mit dem Wasser ab.
- Ansammlung von Schlamm und Sand, die das Arbeitsvolumen des Geräts leise reduzieren.
Nur ein Element in dieser Liste ist eine mechanische Eigenschaft des Separators. Der Rest sind Eigenschaften des Streams und der Art und Weise, wie das Gerät betrieben wird.
Wartung und der Schlamm, den niemand plant
Ein Öl-Wasser-Abscheider ist ein passives Gerät und fällt daher leise aus. Die üblichen Symptome sind vorhersehbar:
- Öl im Auslass: Ölschicht zu dick, Abschäumintervall zu lang oder Auslasswehr zu niedrig eingestellt.
- Schlechte Abscheidung bei vorgesehenem Durchfluss: Kurzschluss verursacht durch ein blockiertes Einlassleitblech oder ein verschmutztes Plattenpaket.
- Anhaltender Geruch und aufsteigende Schlammdecke: Feststoffe sammeln sich schneller im Trichter an, als sie abgezogen werden.
- Plötzlicher Leistungsverlust ohne mechanische Veränderung: Ein neues Reinigungsmittel oder eine Prozessänderung hat das Öl emulgiert.
Sowohl das an der Oberfläche gewonnene Öl als auch der vom Boden angesaugte Schlamm benötigen einen Bestimmungsort. Ölschlamm wird normalerweise vor der Entsorgung oder gemeinsamen Verarbeitung entwässert, und hier scheitern viele kleine Anlagen, denn Ölschlamm verhält sich ganz anders als kommunaler Schlamm und blockiert herkömmliche Entwässerungsanlagen.
Schneckenpresse-Schlammentwässerungsmaschine Die spiralförmige Abwassermischer-Entwässerungsmaschine kann nicht nur hochkonzentrierten Schlamm behandeln, sondern auch niedrigkonzentriertes Abwasser konzentrieren und entwässern. Die geltenden ... Produkt anzeigen → Wählen Sie einen Separator für Ihren Stream
Beginnen Sie mit dem Tropfenspektrum, nicht mit der Durchflussrate. Wenn es sich bei dem Strom größtenteils um freies Öl aus einem Werkstattboden, einer Fahrzeugwaschanlage oder einem Kraftstoffbunker handelt, reicht normalerweise ein Plattenpaket-Schwerkraftabscheider mit einer Größe von 60 bis 100 Mikron aus. Wenn es emulgiertes Öl, Bearbeitungskühlmittel oder produziertes Wasser enthält Öl- und Gasbetriebe Durch die Schwerkraft allein wird die Abflussgrenze nicht erreicht und es ist eine Flotation oder eine chemische Stufe erforderlich.
Überprüfen Sie dann die praktischen Punkte: verfügbare Stellfläche, ob Wärme verfügbar ist, wie mit zurückgewonnenem Öl und Schlamm umgegangen wird und wer die Einheit reinigt. Diese vier Fragen prognostizieren die Betriebskosten weitaus zuverlässiger als jede Broschürenzahl zur Beseitigungseffizienz.
Häufig gestellte Fragen
Q1. Wie funktioniert ein Öl-Wasser-Abscheider in einfachen Worten?
Es verlangsamt die Strömung und verteilt sie über eine breite, ruhige Oberfläche, sodass der Auftrieb Öltröpfchen nach oben heben kann, wo ein Abschäumer sie entfernt, bevor das Wasser den Auslass verlässt.
Q2. Welche Öltröpfchengröße kann ein Schwerkraft-Öl-Wasser-Abscheider entfernen?
Schwerkrafteinheiten haben normalerweise eine Tröpfchengröße von etwa 150 Mikrometern, während Koaleszenzplattenabscheider eine Tröpfchengröße von etwa 60 Mikrometern anstreben. Tröpfchen unter etwa 20 Mikrometern steigen für die Schwerkraft allein zu langsam auf.
Q3. Was ist der Unterschied zwischen einem API-Abscheider und einem Koaleszenzplattenabscheider?
Beide beruhen auf der Schwerkraft. Ein API-Abscheider verwendet einen langen, leisen Kanal, während eine Koaleszierplatteneinheit geneigte Platten hinzufügt, die den Aufstiegsweg verkürzen, sodass für die gleiche Aufgabe weit weniger Platz benötigt wird.
Q4. Entfernt ein Öl-Wasser-Abscheider emulgiertes Öl?
Nicht zuverlässig. Emulgierte Tröpfchen unter etwa 20 Mikrometern benötigen nach der Schwerkraftstufe eine chemische Koagulation, eine Flotation mit gelöster Luft oder eine Membranpolitur.
F5. Wie oft muss ein Öl-Wasser-Abscheider gewartet werden?
Die Abschäumung erfolgt kontinuierlich oder täglich, Leitbleche und Plattenpakete werden monatlich überprüft und der Schlamm wird aus dem Trichter abgezogen, bevor er sich ansammelt, oft wöchentlich bei Industriebächen.
F6. Welche Verweilzeit sollte ein Öl-Wasser-Abscheider haben?
Schwerkrafteinheiten bieten üblicherweise eine Retention von 10 bis 30 Minuten bei vorgesehenem Durchfluss, wobei die Oberflächenbeladungsrate niedrig genug gehalten wird, damit die Zieltröpfchengröße die Oberfläche erreicht.
