DE2324795C3

DE2324795C3 - Device for treating wastewater with an electrolytic cell flowing through it from one end to the other

Info

Publication number: DE2324795C3
Application number: DE19732324795
Authority: DE
Inventors: Toru Hadano Kanagawa; Nagasao Toshiliie; Tanaka. Minoru; Ariga Kazuo; Tokio; Takamura Yoshiko Kawasaki Kanagawa; Teshima (Japan)
Original assignee: Stanley Denki KX., Tokio; KX. Inoue Japax Kenkyusho, Yokohama, Kanagawa; (Japan)
Priority date: 1972-05-24
Filing date: 1973-05-16
Publication date: 1977-04-28

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 gesiThe invention relates to a device for treating waste water according to the preamble of the main claim. A well-known device of this type is used to practically complete the colloidal substance contained in wastewater to flocculate or to dissociate dissolved organic or inorganic substances electrolytically, whereby some then form insoluble precipitates, while others take the form of gases from the liquid leak or form new chemical compounds together with the liquid as gases. There are in that known device auxiliary electrodes are provided, which are supported against one another by means of insulating rings. One Such a construction affects the uniform flow distribution, so that in the sequence an intensive No more flow around the electrode surfaces

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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.It is therefore the object of the invention to improve the flow distribution in the cell and thus to intensify the separation effect.
This problem is solved with the characterizing features of the main claim.

Zur besseren Erläuterung wird die Erfindung nun an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel anhand der einzigen Figur eingehend erläutert.For a better explanation, the invention will now be based on an exemplary embodiment shown in the drawing explained in detail with reference to the single figure.

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. InThis figure shows an electrolytic cell according to FIG of the invention in perspective. This cell is a total of 1 designated, continuous working electrolytic cell. In it there are two main electrodes 2, 2 a, which face each other and are attached to the inner walls of the cell itself so that no sewage flows through behind them can. The electrodes 2 and 2a are connected to the terminals of an energy source in the usual way. 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.the electrolytic cell 1 is also fitted with numerous rod-shaped, conductive auxiliary electrodes 3, the ends of which are fixed with non-conductive fastening elements so that they are parallel to the electrodes 2, 2a run. The numerous auxiliary electrodes 3 are fixed between the electrodes 2 ut.d 2a and close next to each other, but at a distance from each other in rows and rows. A group of these rod-shaped Auxiliary electrodes 3 can either be vertical or horizontal or a combination of both be fixed, and their attachment with the help of the fasteners does not necessarily need both ends to have been made. The fasteners can be used as porous plastic plates or otherwise insulating bodies such as plastic or Rubber tubes be formed, whereby the rod-shaped auxiliary electrode with a corresponding distance are held to each other.

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.In addition, the cell is equipped with a storage cell 32 on the bottom, followed by one with a multitude Partition wall 34 provided with through holes 35 is formed. Between the Hill's electrode rods 3 is a number of rods 3a made of insulating material inserted in the spaces to the sewage flow especially to direct. The auxiliary electrodes 3 and the insulating rods 3a can with support plates in the they are used to be combined into a unit, as which they can be removed in their entirety are inserted into the cell.

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.The wastewater to be treated enters the storage cell 32 through the inlet 21. It flows then from the storage chamber into the electrolytic cell 1, in which it is between the auxiliary electrodes 3 and the Insulating rods 3a flows in reciprocating currents. As a result, the sewage becomes very effective Electrolytically treated, especially the current flowing back and forth, which leads to intense contact the surface of the auxiliary electrodes 3 leads, contributes.

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 heißtAn experiment with waste water containing cyanide gave the following result. The sewage of the examined sample received a zinc cyanide complex salt (cyan concentration of 200 ppm) and additional Compounds (pH: 12.1) that secrete hypochlorite acid ions after electrolytic dissociation, such as such as high-purity bleaching powder or sodium hypochlorite. The power density that was needed to Bringing the pH of the sample to pH = 9 was 0.55 kVA · min / ll, with the remaining Cyan concentration was less than 1 ppm. This means

also, daß eine elektrolytische Abwasserbehandlung mit hohem Wirkungsgrad innerhalb kurzer Zeit durchgeführt werden kann.that is, that electrolytic wastewater treatment is carried out with high efficiency within a short period of time can be.

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.Any material that guarantees a good conductivity wedge can be used as the material for the electrodes. to graphite, stainless steel, aluminum, iron, iron oxide or lead peroxide are preferred.

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.The operation of the device for treating waste water will now be further described. The waste water to be treated is let into the electrolytic cell 1 through the inlet 21. Then, when a DC voltage is applied to the electrodes 2 and 2a, an electrolytic oxidation reaction occurs on the rod-shaped auxiliary electrodes 3 and on the surfaces of the positive electrode 2. which leads to metallic deposition, cyanide decomposition or other oxidation processes. At the same time runs on the negative electrodes 2a and the negative parts of the auxiliary electrode !! 3 from an electrolytic reduction reaction, whereby a metallic separation or decomposition or other reduction takes place. Such a reaction makes it possible to decompose or eliminate the harmful components in the wastewater and to purify the wastewater in this way.

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.The treatment process should now be carried out on an actual performed experiment. In a plastic electrolytic cell of the dimensions 10 cm long, 10 cm wide and 20 cm deep is a pair of graphite plate electrodes on the inner walls of the Cell attached. They have a distance of 7.5 cm from each other. Between the electrodes are tight duralumin rods 5 mm in diameter and 15 cm long, which are parallel to each other, are attached to each other run on both electrodes. The electrolytic / rush is then filled with the wastewater to be treated, the nickel ions in a concentration of 100 ppm contains, whereupon a DC voltage is applied to the lilcktroden. By making aluminum hydroxide out the duralumin rods is leached out by electrolysis, it is possible in a short time at low Current values to separate the nickel ions. When an alternating voltage was applied, essentially the same result can be achieved. Instead of using duralumin for the auxiliary electrodes, I would also have Aluminum or an alloy with aluminum as the main component may or may be used Iron, magnesium or zinc or an alloy that contains these metals, then about the same thing Result would have been obtained. It has also been shown that the pair of electrodes works with good success Can be made of the same metal as the auxiliary electrodes. Since the hydroxides of the enumerated Metals all have a tendency to flake and coagulate, it is also possible, except for the nickel ions other heavy metal ions, suspended solids. Mud. Separate paint residues and silica in a short time or to reduce chromic acid with the help of a dissolved electrode metal. It is a natural fact that by reducing the distances between the electrodes, the Voltage can be lowered, so that with the invention a continuous electrolysis in the too treating water can be carried out with extremely high effectiveness.

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.In another line of plastic electrolyte measuring 10 cm in length, 10 cm in width and 20 cm Depth is a pair of graphite plate electrodes installed on the inner walls in opposition to each other, so that the distance between the electrodes is 7.5 cm. Numerous graphite rods are used as auxiliary electrodes of 10 mm in diameter and 15 cm in length provided, which have a distance of 2 mm from each other and run parallel to the main electrode. The electrolyte part equipped with the graphite rods is then filled with the wastewater to be treated. which cyanions and cyan complexions in one Contains a concentration of 100 ppm. A DC voltage is applied to the two electrodes. Ls was only e very little time is needed by electrolytic Oxidation and decomposition at low current values to treat the cyanide. If a /.yanide solution Impurities such as visual metal ions, suspended matter, Mud. Contains paint residue, etc., this will Treated cyanide by decomposition, using the graphite rods as auxiliary electrodes? in the area near the inlet 21 and aluminum electrodes or those made of such metal are arranged in the area of the outlet for the decomposition and formation of the hydroxide flakes. In the inlet zone, the cyanide is then electrochemically converted to an oxide and this is then converted with the other impurities in the outlet zone captured. For this case, both electrodes 2 and 2.7 are made of graphite. It can also be a Graphite plate as a positive electrode and stainless steel or an element of a similar type for the rod-shaped Auxiliary electrodes 3 and the negative electrode can be used. Use different Types of metals for the electrodes to decompose the cyanide and for the electrodes to remove the Impurities are also possible.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Apparatus for treating wastewater with an electrolytic cell with a flow through it from one end to the other, in which the main electrodes are arranged and connected to a power source and in which between the main electrodes parallel to these in rows and columns, insulated, fixed, rod-shaped hill electrodes made of conductive Material are provided, characterized in that a pair of sheet-like main electrodes (2, 2a) is provided, the main electrodes (2, 2a) being arranged parallel to the two side walls of the cells (1) extending in the direction of flow, and that parallel to the auxiliary electrodes (3) and at a distance therefrom in their interstices there are rods (3a) made of insulating material to direct the flow.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that for the electrolytic oxidation treatment of waste water containing at least one cyanide, the conductive material of the rod-shaped Auxiliary electrodes (3) is carbon, graphite or a metal oxide.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the conductive material of the rod-shaped Auxiliary electrodes (3) contains an alloy from which a metal hydroxide is dissolved.

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that for treating a cyanide solution. the Contains heavy metal ions and other impurities, the conductive material of the rod-shaped Auxiliary electrodes (3) is metal and contains a simple carbon substance.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that part of the rod-shaped auxiliary electrodes (3) consists of metal and further stick electrodes made of a simple carbon substance separately are attached.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that a memory cell (32) is formed at the bottom of the electrolytic cell (1) by a partition (34) which has a number of Has through holes (35), wherein the storage cell (32) has an inlet (21) for the to be treated Has sewage so that the sewage through the storage cell and the holes (35) in the partition (34) enters the electrolytic cell.