DE2324795C3 - Gerät zur Behandlung von Abwasser mit einer von einem Ende zum anderen durchströmten elektrolytischen Zelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Behandlung von Abwasser nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Ein bekanntes Gerät dieser Art dient dazu, im Abwasser kolloidal enthaltene Substanz praktisch vollkommen auszuflocken oder gelöste organische oder anorganische Substanzen elektrolytisch zu dissoziieren, wobei einige dann unlösliche Fällprodukte bilden, während andere wieder in Form von Gasen aus der Flüssigkeit austreten oder als Gase mit der Flüssigkeit zusammen neue chemische Verbindungen bilden. Es sind in dem bekannten Gerät Hilfselektroden vorgesehen, die mittels Isolierringe gegeneinander abgestützt sind. Eine derartige Konstruktion beeinflußt die gleichmäßige Strömungsverteilung, so daß in der Folge eine intensive Umströmung der Elektrodenflächen nicht mehr gesi

chert ist

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die Strömungsverteilung in der Zelle zu verbessern und damit die Abscheidungswirkung zu intensivieren.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches gelöst.

Zur besseren Erläuterung wird die Erfindung nun an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel anhand der einzigen Figur eingehend erläutert.

Diese Figur zeigt eine oberseitig aufgebrochene und frontseitig aufgeschnittene elektrolytische Zelle gemäß der Erfindung in perspektivischer Darstellung. Diese Zelle ist eine insgesamt mit 1 bezeichnete, kontinuierlich arbeitende elektrolytische Zelle. In ihr befinden sich zwei Hauptelektroden 2,2a, die einander gegenüberstehen und an den Innenwänden der Zelle selbst befestigt sind, so daß hinter ihnen kein Abwasser durchfließen kann. Die Elektroden 2 und 2a sind an die Klemmen einer Energiequelle in üblicher Weise angeschlossen. In

der elektrolytischen Zelle 1 sind weiterhin zahlreiche stabförmige, leitende Hilfselektroden 3 angebracht, deren Enden mit nicht leitenden Befestigungselementen festgelegt sind, so daß sie parallel zu den Elektroden 2, 2a verlaufen. Die zahlreichen Hilfselektroden 3 liegen fest zwischen den Elektroden 2 ut.d 2a und nahe beieinander, jedoch mit Abstand gegeneinander in Reihen und Zeilen. Eine Gruppe dieser stabförmigen Hilfselektroden 3 kann entweder vertikal oder horizontal oder auch in einer Kombination von beiden festgelegt sein, und ihre Befestigung mit Hilfe der Befestigungselemente braucht nicht unbedingt an beiden Enden vorgenommen zu worden. Die Befestigungselemente können als porüse Plastikplatten oder sonst wie isolierende Körper wie Plastik- oder Gummiröhren ausgebildet sein, wodurch die stabförmigen Hilfselektrode mit entsprechendem Abstand zueinander gehalten sind.

Zusätzlich is: die Zelle mit einer Speicherzelle 32 am Boden ausgestattet, der durch eine mit einer Vielzahl von Durchtrittslöchern 35 versehene Trennwand 34 gebildet wird. Zwischen die Hill'selektrodenstäbe 3 ist eine Anzahl von Stäben 3a aus isolierendem Werkstoff in den Zwischenräumen eingesetzt, um den Abwasserstrom besonders zu lenken. Die Hilfselektroden 3 und die isolierstoffstäbe 3a können mit Tragplatten, in die sie eingesetzt sind, zu einer Einheit zusammengefaßt sein, als welche sie in ihrer Gesamtheit herausnehmbar in die Zelle eingesetzt sind.

Das Abwasser, das behandelt werden soll, gelangt durch den Einlaß 21 in die Speicherzelle 32. Es fließt dann aus der Speicherkammer in die elektrolytische Zelle 1, in der es zwischen den Hilfselektroden 3 und den Isolierstäben 3a in hin- und hergeführten Strömungen fließt. Folglich wird das Abwasser sehr wirksam elektrolytisch behandelt, wozu besonders der hin- und herführende Strom, der zu einer intensiven Berührung der Oberfläche der Hilfselektroden 3 führt, beiträgt.

Bei einem Versuch mit Abwasser, das Zyanid enthielt, wurde folgendes Ergebnis erhalten. Das Abwasser der untersuchten Probe erhielt ein Zinkzyaniu-Komplexsalz (Zyan-Konzentration von 200 ppm) und zusätzliche Verbindungen (pH: 12,1), die Hypochloridsaurcionen nach der elektrolytischen Dissoziation absonderten, wie etwa Bleichpulver von hoher Reinheit oder Natriumhy· poclhlorid. Die Leistungsdichte, die benötigt wurde, um den pH-Wert der Probe auf den Wert pH =9 zubringen, war 0,55 kVA · min/ll, wobei die dann übrigbleibende Zyankonzentration geringer als 1 ppm war. Das heißt

also, daß eine elektrolytische Abwasserbehandlung mit hohem Wirkungsgrad innerhalb kurzer Zeit durchgeführt werden kann.

Als Werkstoff für die Elektroden ist jedes Material verwendbar, das eine gute Leitfähigkeil garantiert. Zu bevorzugen sind Graphit, rostfreier Stahl, Aluminium, Eisen, Eisenoxid oder Bleiperoxid.

Die Arbeitsweise des Gerätes zur Behandlung von Abwasser soll nun weiter beschrieben werden. Durch den Einlaß 21 wird das zu behandelnde Abwasser in die elektrolytische Zelle 1 eingelassen. Wenn dann eine Gleichspannung an die Elektroden 2 und 2a gelegt wird, tritt an den stabförmigen Hilfselekiroden 3 und auf den Flächen der positiven Elektrode 2 eine elektrolytische Oxidalionsreaktion auf. die zu einer metallischen Abscheidung, einer Zyanidzerlegung oder sonstigen Oxidationsvorgängen führt. Gleichzeitig läuft an den negativen Elektroden 2a und den negativen Teilen der Hilfselektrode!! 3 eine elektrolytische Reduktionsreaktion ab, wodurch eine metallische Absonderung oder Zerlegung oder sonstige Reduktion vor sich geht. Durch eine derartige Reaktion ist es möglich, die schädlichen Bestandteile im Abwasser zu zerlegen oder zu beseitigen und das Abwasser auf diese Art zu reinigen.

Der Behandlungsvorgang soll nun an einem tatsächlieh durchgeführten Versuch beschrieben werden. In einer Plastikelektrolytzelle von den Abmessungen 10 cm Lange, 10 cm Breite und 20 cm Tiefe ist ein Paar von Graphitplattenelektroden an den Innenwänden der Zelle angebracht. Sie haben voneinander einen Absland von 7,5 cm. Zwischen den Elektroden sind dicht beieinander Duraluminiumstäbc befestigt von 5 mm Durchmesser und 15 cm Länge, die parallel /u den beiden Elektroden verlaufen. Die elektrolylische /eile wird dann mit dem zu behandelnden Abwasser gefüllt, das Nickelionen in einer Konzentration von 100 ppm enthält, woraufhin eine Gleichspannung an die lilcktroden gelegt wird. Dadurch, daß Aluminiumhydroxid aus den Duraluminiümstäben durch Elektrolyse herausgelöst wird, ist es möglich, in kurzer Zeit bei niedrigen Stromwerten die Nickelionen abzusondern. Bei Anlegen einer Wechselspannung konnte im wesentlichen dasselbe Ergebnis erreicht werden. Statt Duraluminium für die Hilfseiektroden zu verwenden, hätte auch Aluminium oder eine Legierung mit Aluminium als Hauptbestandteil >/erwendet werden können oder auch Eisen, Magnesium oder Zink oder eine Legierung, die diese Metalle enthält, wobei dann etwa dasselbe Ergebnis erhalten worden wäre. Es hat sich auch gezeigt, daß das Elektrodenpaar mit gutem Erfolg aus demselben Metall hergestellt werden kann wie die Hilfseiektroden. Da die Hydroxide der aufgezählten Metalle alle die Tendenz haben zu flocken und koagulieren, ist es auch möglich, außer den Nickelionen andere Schwermeiallionen, Schwebsioffe. Schlamm. Farbrückstände und Kieselerde in kurzer Zeil auszusondern oder auch mit Hilfe eines gelösten Elektrodenmetalls die Reduktion von Chromsäure vorzunehmen. Es ist eine natürliche Gegebenheit, daß durch Herabsetzen der Abstände zwischen den Elektroden die anzulegende Spannung gesenkt werden kann, so daß mit der Erfindung eine kontinuierliche Elektrolyse in dem zu behandelnden Wasser mit äußerst hoher Wirksamkeit durchgeführt werden kann.

In einer weiteren Plastikelektrolytzeile von den Abmessungen 10 cm Länge, 10 cm Breite und 20 cm Tiefe ist ein Paar Grjphitplattenelektroden an den Innenwänden installiert in Oppositionsstellung zueinander, so daß der Abstand zwischen den Elektroden 7.5 cm beträgt. Als Hilfseiektroden sind zahlreiche Graphitstäbe von 10 mm Durchmesser und 15 cm L, nge vorgesehen, die voneinander einen Abstand von 2 mm haben und parallel zu den Hauptelektrode verlaufen. Die mit den Graphitstäben ausgestattete Elektrolyt/eile wird dann mit dem zu behandelnden Abwasser gefüllt. welches Zyanionen und Zyankomplexionen in einer Konzentration von 100 ppm enthält. An die beiden Elektroden wird eine Gleichspannung gelegt. Ls wurde nur eit e sehr k'ir/e Zeit benötigt, durch elektrolytische Oxidation und Zerlegung bei niedrigen .Stromwerter, das Zyanid zu behandeln. Wenn eine /.yanidlösung Verunreinigungen wie Sehwermetallioiien, Schwebstoffe, Schlamm. Farbrückstände usw. enthält, wird das Zyanid durch Zerlegen behandelt, wobei die Graphitstäbc als Hilfseiektroden ? im Bereich nahe dem Einlaß 21 und Aluminiumelektroden oder solche aus derartigem Metall im Bereich des Auslasses angeordnet werden für die Zerlegung und die Bildung der Hydroxidflocken. In der Einlaßzone wird das Zyanid dann elektrochemisch in ein Oxid umgewandelt und dieses dann zusammen mit den anderen Verunreinigungen in der Auslaßzonc eingefangen. Für diesen Fall sind beide Elektroden 2 und 2,7 aus Graphit hergestellt. Es können auch eine Graphitplatte als positive Elektrode und rostfreier Stahl oder ein Element vergleichbarer Art für die stabförmigen Hilfseiektroden 3 und die negative Elektrode verwendet werden. Verwendung unterschiedlicher Arten von Metallen für die Elektroden zur Zerlegung des Zyanid und für die Elektroden zur Beseitigung der Verunreinigungen sind ebenfalls möglich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Gerät zur Behandlung von Abwasser mit einer von einem Ende zum anderen durchströmten elektrolytischen Zelle, in der Hauptelektroden angeordnet und an eine Stromquelle angeschlossen sind und in der zwischen den Hauptelektroden parallel zu diesen in Reihen und Spalten angeordnete, isoliert befestigte, stabförmige Hillselektroden aus leitendem Werkstoff vorgesehen sind, d a durch gekennzeichnet, daß ein Paar von flächenförmigen Hauptelektroden (2, 2a) vorgesehen ist, wobei die Hauptelektroden (2,2a) parallel zu den zwei sich in Fließrichtung erstreckenden Seitenwänden der ZeKe (1) angeordnet sind, und daß parallel zu den Hilfselektroden (3) und mit Abstand dazu in deren Zwischenräumen Stäbe (3a) aus Isoliermaterial zur Strömungslenkung stehen.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die elektrolytische Oxydationsbehandlung von Abwasser, das wenigstens ein Zyanid enthält, das leitende Material der stabförmigen Hilfselektroden (3) Kohlenstoff, Graphit oder ein Metalloxyd ist.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Material der stabförmigen Hilfselektroden (3) eine Legierung enthält, aus der sich ein Metallhydroxyd herausgelöst.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Behandlung einer Zyanidlösung. die Schwermetallionen und sonstige Verunreinigungen enthält, das leitende Material der stabförmigen Hilfselektroden (3) Metall ist und eine einfache Kohlenstoffsubstanz enthält.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der stabförmigen Hilfselektroden (3) aus Metall besteht und weitere Stabelektroden aus einer einfachen Kohlenstoffsubstanz gesondert angebracht sind.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Speicherzelle (32) am Boden der elektrolytischen Zelle (1) durch eine Trennwand (34) gebildet ist, die eine Anzahl von Durchtrittslöchern (35) aufweist, wobei die Speicherzelle (32) einen Einlaß (21) für das zu behandelnde Abwasser hat, so daß das Abwasser durch die Speicherzelle und die Löcher (35) in der Trennwand (34) in die elektrolytische Zelle eintritt.