DE3024272A1 - Anlage zur elektrochemischen schmutzwasserreinigung - Google Patents
Anlage zur elektrochemischen schmutzwasserreinigungInfo
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Description
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf Anlagen zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung,. mit einer Absetzkammer mit einem
Stutzen zur Abführung von Klarwasser, einer mit der Absetzkammer verbundene Elektrokoagulationskammer mit einer im unteren
Teil der Elektrokoagulationskammer untergebrachten Anordnung von Lösungselektroden; einem über der genannten Anordnung
der Lösungselektroden angeordneten Stutzen zur Zuführung von Schmutzwasser zur Elektrokoagulationskammer; einem
unter der Anordnung der Lösungselektroden angeordneten Stutzen zur Zuführung des Elektrolytes zur Elektrokoagulationskammer
.
Die erfindungsgemäße Anlage kann für die Reinigung von mit
organischen Stoffen, mechanischen Schwebestoffen, oberflächenaktiven
Stoffen u.a. verunreinigten Abwässern verwendet werden, wobei sie für die Reinigung von mit Polymeren und Erdölprodukten
verunreinigten Flüssigkeiten, wie öl- und fetthaltigen Abwässern, besonders zweckmäßig verwendbar ist.
Es sind mehrere Anlagen zur Reinigung von Schmutzwässern bekannt, von welchen in der letzten Zeit Anlagen zur elektrochemischen
Schmutzwasserreinigung, insbesondere solche, die nach dem Elektroflotations- sowie Elektrokoagulationsprinzip
arbeiten, immer mehr an Bedeutung gewinnen, was durch die hohen technologischen Möglichkeiten dieser Anlagen bedingt
ist.
Es sind auch Anlagen bekannt, in welchen die elektrochemische Schmutzwasserreinigung entweder diskontinuierlich oder konti-
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nuierlich verläuft. Die letzteren erscheinen uns aussichtsreicher.
Es ist eine Anlage zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung bekannt (s. SU-PS 4O7 844), welche eine Absetzkammer
enthält, die mit einer innerhalb der Absetzkammer aufgestellten Elektrokoagulationskammer verbunden ist. Die Elektrokoagulationskammer
weist Lösungselektroden und einen unter den Elektroden angeordneten Stutzen zur Zuführung von
Schmutzwasser auf. Die Absetzkammer enthält einen Stutzen zur Abführung von Klarwasser. Während der Reinigung strömt
das Schmutzwasser mit Elektrolysezusätzen (HCl, NaCl) durch die Lösungselektroden, welchen Strom zugeführt wird. Dabei
entstehen Hydroxide des Metalls der Lösungselektroden, durch welche die in dem zu reinigenden Schmutzwasser enthaltenen
Beimengungen koaguliert werd en. Aus der Elektrokoagulationskammer gelangt das zu reinigende Schmutzwasser in die Absetzkammer,
wo sich Schaum und Schlamm von dem Schmutzwasser trennen, wonach der Schaum, der Schlamm und das Klarwasser
getrennt abgeführt werden.
Indem das zu reinigende Schmutzwasser durch die Elektroden strömt, werden jedoch die Elektroden verunreinigt, wodurch
ein Passivwerden derselben beschleunigt und somit der Elektroenergieaufwand erhöht, die Reinigungsgüte beeinträchtigt
und eine häufige Reinigung der Elektroden notwendig wird, demzufolge die Leistung der Anlage gesenkt wird.
Es ist auch eine Anlage bekannt (s. JA-PS 52-14397), in welcher.die Elektrokoagulationskammer nur für die Koagulantbildung
benutzt wird, wozu der Kammer Reinelektrolyt zugeführt wird, während das Schmutzwasser in einer anderen
Kammer gereinigt wird, welcher das zu reinigende Schmutzwasser zugeführt wird, das mit dem Elektrolyt vermischt
wird, der die aus der Elektrokoagulationskammer zugeführten Koagulante enthält.
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Durch eine solche bauliche Gestaltung der Anlage werden die Ablagerungen an der Elektrodenoberfläche erheblich reduziert.
Bei solcher Ausführung werden jedoch die Koagulations- und Flotationseigenschaften der Elektroden bedeutend schwächer
ausgenutzt, da beim Überströmen des Elektrolyts aus der Elektrokoagulationskammer
in die Absetzkammer die Koagulante (Hydroxide des Metalls der Lösungselektroden) und an der Oberfläche
der Lösungselektroden entstehende Gasbläschen zu einem Aggregat gekoppelt werden, wodurch deren spezifische Fläche
verkleinert und somit die Koagulations- und Flotationseigenschaften gesenkt werden, was letzten Endes zu unproduktiven
Elektroenergieverlusten führt. Darüberhainaus wird für die Vermischung von Schmutzwasser und Elektrolyt zusätzliche
Elektroenergie verbraucht.
Ferner sind Anlagen bekannt, die keine zusätzlichen Energieverluste
für die Vermischung erfordern, da die Vermischung von Schmutzwasser und Elektrolyt in diesen Anlagen in einer
Elektrokoagulationskammer vollzogen wird. Das Schmutzwasser wird der Elektrokoagulationskammer über einen über den Elektroden
angeordneten Stutzen zugeführt, während der Elektrolyt durch die Elektroden strömt.
In diesen Anlagen verläuft die Schmutzwasserreinigung ohne Elektrodenverunreinigung und mit einem hohen Nutzfaktor der
Koagulante und Gasbläschen, so daß die Reinigungsleistung höher als in der vorstehend beschriebenen Anlage ist. So ist
eine Anlage zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung bekannt (s. SU-PS 644 738), welche eine Absetzkammer mit einem
Stutzen zur Abführung von Klarwasser enthält, die mit einer innerhalb der Absetzkammer aufgestellten und als ein Rohr ausgeführten
Elektrokoagulationskammer verbunden ist, in deren unterem Teil eine Anordnung der Lösungselektroden untergebracht
ist und die mit einem über der genannten Anordnung der
Lösungselektroden vorgesehenen Stutzen zur Zuführung von Schmutzwasser versehen ist. Bei dieser bekannten Anlage ist
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der Stutzen zur Zuführung von Schmutzwasser in einem solchen Abstand von den Elektroden aufzustellen, daß eine Elektrodenverunreinigung
mit den im Schmutzwasser enthaltenen Beimengungen verhindert wird. So beträgt dieser Abstand beim Einsatz
eines zylinderförmigen Stutzens 1 bis 7 d, worin d der Stutzendurchmesser
ist.
Dieser bekannten Anlage haftet jedoch der Nachteil an, daß die Koagulante und Gasbläschen im Innenraum der Elektrokoagulationskammer
zwischen dem Stutzen zur Zuführung von Schmutzwasser und den Elektroden sowie im Zwischenelektrodenraum zu
einem Aggregat gekoppelt werden, was durch die Wirbelung der Elektrolytströme verursacht wird, d.h., daß bedeutende unproduktive
Elektroenergieverluste wegen der ungenügenden Ausnutzung der Koagulante und Gasbläschen auch in dieser Anlage
nachzuweisen sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung zu entwickeln, deren
bauliche Gestaltung eine Senkung des Elektroenergieverbrauchs durch eine bessere Ausnutzung der Auflösungsprodukte der Elektroden
sichert, welche die Koagulation und Flotation der in dem Schmutzwasser enthaltenen Beimengungen fördern.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im unteren Teil der Elektrokoagulationskammer Trennwände aus Isolierstoff aufgestellt
sind, welche für die Herabsetzung der Vermischungsintensität der durch die Elektrokoagulationskammer aufsteigenden
Schmutzwasserströme bestimmt sind.
Durch die Herabsetzung der Vermischungsintensität der durch die Elektrokoagulationskammer aufsteigenden Schmutzwasserströme
wird die Zusammenballungsxntensität der Hydroxide des Metalls der Lösungselektroden (Koagulante) und der an der Oberfläche
der Elektroden entstehenden Gasbläschen (Flotationsteilchen) gesenkt. Dadurch wird die Leistungsfähigkeit der An-
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lage zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung erhöht.
Um die Zusaitimenballungsintensität der Koagulation'steilchen
und Gasbläschen im Raum über den Elektroden zu reduzieren, sollen zwischen den Elektroden und dem Stutzen zur Zuführung
von Schmutzwasser Trennwände aus Isolierstoff aufgestellt werden. Es ist zweckmäßig, die Trennwände derart anzuordnen,
daß sie schlitzförmige Kanäle bilden, in welche die Elektrodenzwischenräume einmünden.
Diese Trennwände können sowohl über den plattenförmigen als auch über den zylinderförmigen Elektroden aufgestellt werden.
Am zweckmäßigsten ist es, diese am oberen Rand der Elektroden zu befestigen.
Um die Zusaitimenballungsintensität der Koagulationsteilchen und Gasbläschen im Zwischenelektrodenraum zu reduzieren, ist
es erforderlich, die Anlage zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung mit zusätzlichen Trennwänden zu versehen, welche
im Elektrodenzwischenraum aufgestellt werden und diesen in mehrere Vertikalkanäle teilen. Es ist zweckmäßig, die zusätzlichen
Trennwände bei plattenförmig ausgeführten Elektroden senkrecht zu deren Arbeitsflächen, und bei zylinderförmig
ausgeführten Elektroden senkrecht zu deren Arbeitsflächennormale anzuordnen. Durch eine solche Anordnung der zusätzlichen
Trennwände wird die Steifigkeit der Anordnung der Lösungselektroden erhöht.
Besonders vorteilhaft ist eine Gestaltung der Anlage zur elektrochemischen
Schmutzwasserreinigung, bei weleher4die Trennwände
aus Isolierstoff in der Elektrokoagulationskammer der Anlage sowohl über den Lösungselektroden als auch zwischen
diesen aufgestellt sind.
In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele des Gegenstandes
der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
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Fig. 1 einen Schnitt durch die Anlage zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung;
Fig. 2 einen Ausschnitt der Einheit II gemäß Fig. 1;
Fig. 3 eine Anordnung der Elektroden mit den in den Elektrodenzwischenräumen aufgestellten Trennwänden
und
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV gemäß Fig. 3.
Die Anlage zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung (s. Fig. 1) enthält eine als ein Rohr ausgestaltete Elektrokoagulationskammer
1, in deren unterem Teil eine Anordnung von LoV sungs-Platten-Elektroden 2, die beispielsweise aus Aluminium
hergestellt sind, mit Trennwänden 3 aus Isolierstoff vorgesehen ist und die mit einem Stutzen 4 zur Zuführung von
Schmutzwasser sowie mit einem Stutzen 5 zur Zuführung von Elektrolyt versehen ist. Die Elektrokoagulationskammer 1 ist
in einer Absetzkammer 6 aufgestellt, welche einen Stutzen 7 zur Abführung von Klarwasser, einen Stutzen 8 zum Austragen
von Schlamm sowie einen Stutzen 9 zur Abführung eines Teils von Klarwasser über eine Rohrleitung 10 in die Elektrokoagulationskammer
1 aufweist. Die Trennwände 3 sind an den Elektroden 2 mittels Befestigungselementen 11 gesichert. Für die
Stromzuführung zu den Elektroden sind Klemmen 12 vorgesehen. In Fig. 1 sind außerdem ein Mischer 13 zur Bildung von Elektrolyt,
eine Pumpe 14 zur Zuführung von Elektrolyt zur Elektrokoagulationskammer 1 sowie eine Schaumaustragvorrichtung
15 dargestellt. In Fig. 2 ist ein mögliches Ausführungsbeispiel der Befestigungselemente 11 gezeigt.
In Fig. 3 ist die Anordnung der Lösungselektroden 2 mit zusätzlichen
Trennwänden 16 dargestellt, die in den Zwischen-^ elektrodenräumen aufgestellt sind und diese in mehrere Vertikalkanäle
17 teilen, die in Fig. 4 deutlich zu sehen sind.
Die Wirkungsweise der Anlage zur elektrochemischen Schmutz-
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Wasserreinigung besteht im Folgenden:
Vor der Reinigung von Schmutzwasser werden die Innenräume der Elektrokoagulationskammer 1 und der Absetzkammer 6 über
den Stutzen 5 mit Elektrolyt (technisches Reinwasser mit einem niedrigen Gehalt an Salzsäure bzw. Natriumchlorid) gefüllt.
Den Klemmen 12 wird Gleichstrom zugeführt, der über die Lösungselektroden 2 und den Elektrolyt fließt und die
Bildung von Aluminiumtrihydroxid an der Oberfläche der Elektroden 2 und von Gasbläschen (Wasserstoff- und Sauerstoffbläschen)
verursacht, welche in den oberen Teil der Elektrokoagulationskammer 1 aufwärtsflotieren. 25 bis 30 s nach der
Stromzuführung zu den Elektroden 2 wird der Elektrokoagulationskammer 1 über den Stutzen 4 Schmutzwasser zugeführt.
Durch das Zusammenwirken von Schmutzwasser und Aluminiumtrihydroxiden werden die in dem zu reinigenden Schmutzwasser enthaltenen
Beimengungsteilchen koaguliert, zusammengeballt und danach mit Gasbläschen durch die Elektrokoagulationskammer 1
aufwärtsflotiert. Das derart behandelte Schmutzwasser gelangt
in die Absetzkammer 6, wo es in drei Schichten - Klarwasser, Schaum und Schlamm - getrennt wird. Der Schaum wird aus der
Anlage mittels einer Schaumaustragvorrichtung 15, der Schlamm über den Stutzen 8, und das Klarwasser über den Stutzen 7 entfernt.
Ein Teil von Klarwasser gelangt mittels der Pumpe 14 über den Stutzen 9 und die Rohrleitung 10 in den Mischer 13,
welchem auch die erforderliche Menge an Salzsäure bzw. Natriumchlorid für die Bildung des Elektrolyts zugeführt wird, der
danach über den Stutzen 5 in die Elektrokoagulationskammer 1 r
strömt.
strömt.
Für die Reinigung von mit aufgelösten Öl, Fett und Erdölprodukten verunreinigtem Abwasser ist es zweckmäßig, während
des Reinigungsvorgangs Salzsäure in das zu reinigende Abwasser einzuführen. Dadurch wird die chemische Stabilität
der Beimengungen herabgesetzt.
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Durch die Anordnung der Trennwände 3 und 16 in der Anlage zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung wird die Zusammenballungsintensität
der Hydroxide des Metalls der Lösungselektroden 2 (Koagulante) und der Gasbläschen erheblich gesenkt,
wodurch deren Nutzfaktor erhöht und der Elektroenergieaufwand für die Reinigung gesenkt wird. Der Verbrauch an Elektroden
2 wird gesenkt und die Leistung der Anlage zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung gesteigert.
Sa wurden in einer Anlage mit einer zylinderförmigen Absetzkammer
6 mit einem Durchmesser von 1,0 m und einer Höhe von 1,2 m sowie einer als ein Rohr mit einem Durchmesser von 0,3 m
und einer Höhe von 3,Om ausgeführten Elektrokoagulationskaminer
1, in deren unterem Teil in einem Abstand von 0,6 m vom
Stutzen 4 zehn Paare Plattenelektroden 2 aus Aluminium mit
2
einer Gesamtarbeitsfläche von 3 m und je einem Anoden-Kathoden-Abstand von 12 mm befestigt waren, Trennwände 3 und 16 aufgestellt. Die Höhe der Trennwände 3 betrug 0,5 mm und deren Dicke und Breite war der Dicke und Breite d er Elektroden 2 gleich. Die Dicke der Trennwände 16 betrug 3 bis 4 mm, die Breite 12 mm und deren Höhe war der Höhe der-Elektroden 2 mit den Trennwänden 3 gleich. Die Trennwände 16 waren in einem Abstand von 10 cm voneinander aufgestellt. Den Elektroden 2 wurde Gleichstrom mit einer Spannung von 12 V und einer Strom-
einer Gesamtarbeitsfläche von 3 m und je einem Anoden-Kathoden-Abstand von 12 mm befestigt waren, Trennwände 3 und 16 aufgestellt. Die Höhe der Trennwände 3 betrug 0,5 mm und deren Dicke und Breite war der Dicke und Breite d er Elektroden 2 gleich. Die Dicke der Trennwände 16 betrug 3 bis 4 mm, die Breite 12 mm und deren Höhe war der Höhe der-Elektroden 2 mit den Trennwänden 3 gleich. Die Trennwände 16 waren in einem Abstand von 10 cm voneinander aufgestellt. Den Elektroden 2 wurde Gleichstrom mit einer Spannung von 12 V und einer Strom-
2
dichte von 10 mA/cm zugeführt. Es wurde eine Kühl- und Schmierflüssigkeit ohne jegliche Trennungsgrenzen gereinigt, welche hochkonzentriertes Abwasser mit einer bedeutenden chemischen Stabilität der Beimengungen ist, deren Gesamtmenge 3 bis 5 g/l betrug. Bei einem Elektroenergieaufwand von 2,O kWh/m und einem Verbrauch, an Elektrodenaluminium von 90 g/m · betrug die Leistung der Anlage 6,0 bis 7,0 m /h. Der Gehalt an im Klärwasser enthaltenen Beimengungen betrug 18 bis 25 mg/1. Die Analyse der Schlammprobe ergab, daß 75 bis 80 % des Aluminiumtrihydroxids, gemessen am Gesamtverbrauch desselben, ausgenutzt waren.
dichte von 10 mA/cm zugeführt. Es wurde eine Kühl- und Schmierflüssigkeit ohne jegliche Trennungsgrenzen gereinigt, welche hochkonzentriertes Abwasser mit einer bedeutenden chemischen Stabilität der Beimengungen ist, deren Gesamtmenge 3 bis 5 g/l betrug. Bei einem Elektroenergieaufwand von 2,O kWh/m und einem Verbrauch, an Elektrodenaluminium von 90 g/m · betrug die Leistung der Anlage 6,0 bis 7,0 m /h. Der Gehalt an im Klärwasser enthaltenen Beimengungen betrug 18 bis 25 mg/1. Die Analyse der Schlammprobe ergab, daß 75 bis 80 % des Aluminiumtrihydroxids, gemessen am Gesamtverbrauch desselben, ausgenutzt waren.
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Die Kennwerte der bekannten Anlage (s.SU-PS 644 738) bei der
Reinigung von ähnlichen Abwässern ergaben:
Eine Leistung von 5,2 bis 6,0 m /h,
einen Elektroenergieaufwand von 2,5 kWh/m , einen Aluminiumverbrauch von - 160 g/m .
Die Ausnutzung des Aluminiumtrihydroxids betrug 55 bis 60 %.
Diese Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung lassen Änderungen und Ergänzungen zu, die für den Fachmann auf
diesem Gebiet der Technik offenkundig sind. Auch weitere Gestaltungen der erfindungsgemäßen Anlage zur elektrochemischen
Schmutzwasserreinigung sind möglich, wobei der Erfindungsgedanke im Rahmen der Patentansprüche verbleibt.
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Claims (3)
1. Anlage zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung, mit einer Absetzkammer mit einem Stutzen zur Abführung von Klarwasser,
einer mit der Absetzkammer verbundene Elektrokoagulationskammer mit einer im unteren Teil der Elektrokoagulationskammer
untergebrachten Anordnung von Lösungselektroden,' einem über der genannten Anordnung der Lösungselektroden angeordneten
Stutzen zur Zuführung von Schmutzwasser zur Elektrokoagulationskammer;
einem unter der Anordnung der Lösungselektroden angeordneten Stutzen zur Zuführung des Elektrolytes zur
Elektrokoagulationskammer, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil der Elektrokoagulationskammer
(1) Trennwände (3) aus Isolierstoff aufgestellt sind, welche für die Herabsetzung der Vermischungsintensität der
durch die Elektrokoagulationskammer (1) aufsteigenden Schmutz-
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wasserströme bestimmt sind.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
, daß die Trennwände (3) aus Isolierstoff zwischen dem Stutzen (4) zur Zuführung von Schmutzwasser
und der Anordnung der Lösungselektroden (2) aufgestellt sind und schlitzförmige Kanäle bilden, in welche die Elektrodenzwischenräume
einmünden.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Trennwände (16)
vorgesehen sind, die in den Elektrodenzwischenräumen aufgestellt sind und diese in mehrere Vertikalkanäle (17) teilen.
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