FI115904B - Menetelmä ja laite epäpuhtauksien poistamiseksi jätevedestä elektroflotaatiolla - Google Patents

Description

115904

Menetelmä ja laite epäpuhtauksien poistamiseksi jätevedestä elektroflotaati-olla 5 Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen menetelmä epäpuhtauksien poistamiseksi jätevedestä elektroflotaatiolla. Tässä menetelmässä puhdistettava jätevesi johdetaan epäsymmetrisen elektro-lyysikennon läpi, jolloin aikaansaadaan kennoreaktio, jossa syntyy sekä metallihydroksidia että vetykaasua. Jos aktiivielektrodi on rautaa tai alumiinia, 10 syntyy kennoreaktiossa vastaavasti rauta- tai alumiinihydroksidia.

Keksinnön kohteena on myös patenttivaatimuksen 6 johdannon mukainen laite epäpuhtauksien poistamiseksi jätevedestä elektroflotaatiolla.

15 Termi elektroflotaatio perustuu siihen, että elektrolyysikennoissa syntyvä kaasu nostaa myös kennoissa syntyvän metallihydroksidin (tyypillisesti rauta-tai alumiinihydroksidi) ja sen suodattamat epäpuhtaudet vedestä puhtaan veden pinnalle, josta flokki voidaan poistaa mekaanisesti. Tämä flokin ja veden erottuminen käynnistyy jo elektrolyysikennossa ja voidaan suorittaa lop-20 puun flokin erotustornissa, jollaisia on kuvattu hakijan patenttijulkaisuissa ‘.0 US-5,888,359 ja US-6,086,732.

i Jätevesien käsittelyssä ongelmana on ollut, että haitallisten epäpuhtauksien '· ·' kuten typen ja myrkyllisten yhdisteiden kuten kloorifenolien ja polyaromaat- ’·· *‘ 25 tisten hiilivetyjen riittävään poistamiseen ei ole ollut keinoja.

':;: Keksinnön kohteena on menetelmä ja laite, joilla epäpuhtaudet voidaan pois- '; ’ taa jätevesistä tähänastista tehokkaammin ja taloudellisesti.

<« » • #»* * 30 Tämä tarkoitus saavutetaan keksinnöllä oheisessa patenttivaatimuksessa 1 :.:. esitetyllä menetelmällä ja patenttivaatimuksessa 6 esitetyllä laitteella. Epäit- 2 115904 senäisissä patenttivaatimuksissa on esitetty menetelmän ja laitteen edullisia suoritusmuotoja tai sovelluksia.

Esim. typpi voidaan poistaa vähäsuolaisista jätevesistä tässä esitetyn kaltai-5 sella elektroflotaatiolla aina yli 80 %:sti, tyypillisesti yli 95 %:sti ja lähes suolattomista jätevesistä jopa yli 99 %:sti ilman kemiallisia lisäaineita.

Toisaalta kaatopaikkojen suotovesistä voidaan poistaa myrkylliset orgaaniset yhdisteet ja samalla vähentää niiden suolapitoisuutta.

10

Seuraavassa keksintöä selostetaan suoritusesimerkin avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaisessa menetelmässä ja laitteessa käytettä-15 vän elektrolyysikennon yhtä edullista suoritusesimerkkiä; ja

Kuvio 2 esittää kaaviollisesti koko puhdistuslaitteistoa erään koejärjestelyn mukaisena.

20 Keksinnön mukaisen elektrolyysikennon (kuvio 1) elektrodit muodostuvat ·*·; putkista. Sisäelektrodiputki 1 on ruostumatonta terästä ja se on varustettu • » · reiMIlä 4 pesusuihkujen suuntaamiseksi puhdasta metallia olevan ulkoelektro-diputken 2 sisäpinnalle. Ulkoelektrodiputken metallina on tyypillisesti rauta tai * « · ; alumiini. Sylinterimäiset elektrodiputket 1 ja 2 sijaitsevat koaksiaalisesti ja * » · ‘; / 25 rajoittavat väliinsä sylinterimäisen elektrolyysithan 5, johon jätevesi johde- • · taan putkesta 6. Virtalähteen negatiivinen napa on liitetty sisäelektrodiput-keen 1 liittimellä 11 ja positiivinen napa rauta- tai alumiinielektrodiputkeen 2 * · / liittimellä 12. Sisäelektrodi 1 on terästä tai muuta metallia, joka on enemmän elektronegatiivinen kuin rauta tai alumiini. Tällöin sisäputki 1 on kulumaton ; 30 (siitä irtoaa vain elektroneja) ja rautaa oleva ulkoputki 2 kuluu, koska siitä ’:· irtoaa rautaioneja. Tästä syystä ulkoputki 2 on tehty helposti vaihdettavaksi . ‘.1. myöhemmin selostettavalla tavalla.

3 115904

Sisäelektrodiputki 1 on jaettu väliseinällä la kahteen erilliseen putkitilaan 8 ja 9. Putkitila 8 ulottuu olennaisesti elektrolyysitilan 5 pituudelle ja on varustettu pesusuihkurefillä 4. Putkitila 9 liittyy suurehkojen reikien 7 välityksellä elektrolyysitilan 5 loppupäähän, jolloin vesi ja muodostunut flokki pääsee 5 virtaamaan elektrolyysit!lasta 5 putkiosaan 9. Putkiosien 8 ja 9 päihin liittyy eristävää ainetta, kuten muovia, olevat tulo- ja lähtöputket. Putkiosaan 8 johdetaan pesuvesi paineella, joka on riittävä aikaansaamaan voimakkuudeltaan sopivat pesusuihkut rei'istä 4. Elektrodien pinta voidaan puhdistaa myös johtamalla vaihtovirtapulssi elektrodeihin.

10

Rauta- tai alumiiniputki 2 päättyy ennen jäteveden sisääntulokohtaa 6 ja si-säputki 1 jatkuu sisääntulokohdan 6 ohi venttiilin 18 kautta pesuvesipumpul-le. Venttiilin 18 avautuminen ja pesuvesipumpun 19 käynnistyminen on ohjattu ohjauslaitteella 20 tapahtumaan jaksoittain. Kunkin pesujakson aikana 15 elektrolyysitilan 5 alapäähän liittyvän poistoputken 16 venttiili 17 on järjestetty avattavaksi sakan ja pesuveden poistamiseksi elektrolyysitilasta 5.

Ulkoelektrodia 2 ympäröi lisäksi eristävää ainetta, kuten muovia, oleva vaip-paputki 3.

20 « » * ·*·; Elektrolyysikenno on pidetty koossa päätytulppien 10 ja 15 avulla. Esitetyssä < I ( tapauksessa putken 2 päissä on ulkokierteet, joihin päätytulppien 10 ja 15 kierteet tarttuvat. Päätytulppaa 10 kiristettäessä kartiopinnat 14 puristavat ; tiivisteen 13 vasten sisäputken 1 ulkopintaa. Samalla tiiviste 13 puristuu 25 myös vasten ulkoputken 2 päätypintaa. Elektrolyysitilan 5 alapää on tiivistetty '···’ tiivisteellä, joka puristetaan hoikin 15 sisäolaketta vasten propulla 15a. Pää- tytulpat 10 ja 15 pitävät putket 1 ja 2 samankeskeisesti toisiinsa nähden.

‘: Elektrodiputkien päiden kiinnitysrakenne voi olla tietenkin myös esitetystä poikkeava.

Oi 30 4 115904

Putkien 1 ja 2 halkaisijat ja pituudet voivat vaihdella käyttösovellutuksesta riippuen. Käsittelylaitoksen koon kasvaessa ja läpivirtausmäärien lisääntyessä kennoja kytketään riittävä määrä rinnan.

5 Käyttämällä sisäkkäisiä elektrodiputkia 1 ja 2, sekä sisäputkessa 1 olevia huuhtelusuihkureikiä 4, voidaan yksinkertaisella tavalla huolehtia elektrodi-pinnan puhtaana pysymisestä. Auki kierrettävien päätytulppien 10 ja 15 ansiosta kuluva rauta- tai alumiinielektrodiputki 2 on helposti vaihdettavissa.

10 Seuraavassa esitetään perusteet, joihin keksinnön mukainen menetelmä typen poistamiseksi elektroflotaatiolla perustuu. Aktiivinen elektrodi 2 on rautaa.

1. KENNOREAKTIOT

15 1.1. H20 O H+ + OH' 1.2. Fe o Fe+3 + 3e 1.3. Fe+3 + 30H' o Fe(OH)3 i (rautahydroksidi) 1.4. 2H+ + 2e' o H2 T (vetykaasu) 20 Elektrolyysissä syntyy lievästi emäksinen liuos, koska H+ -ionit poistuvat ve-tykaasuna liuoksesta nopeammin kuin OH' -ionit.

• * · * · ·

4 I I

• ·

2. TYPEN POISTO

• · > • i · 25 A. AMMONIUM (NH4+) TYPPI: 2.1. NH3 + H20 o NH4+ + OH' 2.2. NH3 + OH'+ H+o NH4++ OH' y' 2.3. NH3 + H+ o NH4+ (ammonium-ioni) •7··’ 30

Elektrolyysissä H+ -ioni sitoutuu ammoniakkimolekyyliin ja muodostaa am-monium (NH4+) -ionin. Se ei haihdu, vaan liukenee veteen. Kun vesiliuokses- 5 115904 sa on esim. S042' -ioni, poistetaan elektrolyysissä IMH4+ -ioni ja typpipitoiset orgaaniset aineet, jotka kerasaostuvat rautahydroksidin kanssa. Saostuma nousee H2-kaasun mukana flokkina puhtaan veden pinnalle. Ennen jäteveden johtamista elektrolyysikennoon siihen on voitu lisätä tavanomaiseen tapaan 5 esim. tietty määrä hapanta ferrosulfaattia.

2.4. Fe(OH)3 + S042’ + 2NH4+ + R o R - Fe(OH)34 + (NH4)2 S04

Elektrolyysissä jätevedessä oleva NH4+ -typpi ja orgaaniset typpipitoiset yh-10 disteet (R) kerasaostuvat rautahydroksidisakkaan Fe(OH3)i tai NH4+-typpi voi myös pelkistyä samalla kun rauta hapettuu rautaoksidiksi.

2.5. Fe + NH4+ + OH’ o FeO + 21/2H2T + 1/ζΝ2Τ 15 2.6. 2NH4+ + 2e o N2t + 4H2t 2.7. Fe o Fe2 + 2e

Kennossa samanaikaisesti muodostunut H2-kaasu (vety-kaasu) nostaa saos-..ί' 20 tuman flokkina puhtaan veden pinnalle flokinerotustornissa. Tällöin typpi poistetaan kiinteässä muodossa. (Flokinerotustornin toimintaa on selostettu | 1 · > ‘ patenttijulkaisuissa US-5,888,359 ja US-6,086,732).

• 1 · * 1 1 NH4+ -typpi muodostuu viemärijätevesiin pääasiassa ureasta seuraavasti: 25 2.8. NH2 * · 1 tl» t C = O + H20 o 2NH3T + C02t * »1 t »

• I

| ammoni- hiilidioksidi 30 NH2 akki urea » · » 6 115904 2.9. NH3 + H20 o NH4+ + OH‘ B. NITRAATTI (N03) TYPPI: 5

Mikrobit hapettavat ammoniakin nitraatiksi initrifikaatiol tai aminotypeksi, joka sitoutuu pääasiassa mikrobisolujen sisään entsyymien (ents.) välittämässä biokemiallisessa reaktiossa.

10 (ents.) 2.10. NH3 + 202 o H+ + NO/ + H20 nitraattityppi Tämä on summareaktio. Solujen sisäinen reaktio on entsyymien katalysoima 15 ja paljon monimutkaisempi.

(ents.) 2.11. 2NH3 + V2 02 + 2 R o2R-NH2 + H20 aminotyppi (R=proteiini) 20 * * · ··” Elektrolyysissä kennoissa rauta hapettuu (aina) ja typpi (N03 ) pelkistyy seu- ’···’ raavasti:

j·: : 2.12. 6 Fe + 2 H+ + 2N03' o 6 FeOl + H2t + N2T

• · 25 :···: 2.13. 2 Fe + H+ + N03' o Fe203l + V2 H2t + 1/2 N2 => TYPPI POISTUU JÄTEVEDESTÄ TYPPIKAASUNA (N2) idenitrifikaa- 30 Mikrobisolut saavat myös aikaan denitrifikaation anaerobisissa olosuhteissa "*'· (ilman happea), joissa N03' -ioni toimii hapettimena 02 -molekyylin sijasta.

7 115904 - Elektrolyysillä kennoissa aikaansaatu denitrifikaatio on lähes kvantitiivinen ja todella nopea verrattuna mikrobien avulla tapahtuvaan hitaaseen ja kalliimpaan typen poistoon.

- Biologisella denitrifikaatiolla typenpoistomenetelmänä saavutetaan noin 5 63 %:n typpireduktio suhteellisen kalliilla tekniikalla.

- Elektrolyysillä on saavutettu aina yli 80 %:n typpireduktio ja parhaimmillaan esim. lehmän lannan puhdistuksessa yli 99 %:n typpireduktio niin, että puhdistetun veden typpipitoisuus on alle 2 mg/l.

10 Raudan hapettuminen ferri- tai ferroioniksi ja typen pelkistyminen tapahtuu kennossa tietyssä resonanssienergiakohdassa. Ts. kennoon tuotu sähköenergia on mitoitettava sen mukaan, mikä on kennon mitoitus ja läpivirtausmäärä eli jäteveden viipymä kennotilassa. Oikean resonanssienergiakohdan etsiminen on suoritettava kokeellisesti ja sen jälkeen automatiikka säätää kennovir-15 taa suhteessa jäteveden läpivirtausmäärään. Jäteveden läpivirtausta ei tarvitse katkaista pesun suoritusajaksi, koska pesu tehdään olennaisesti suuremmalla paineella ja pienemmällä nestemäärällä kuin läpi virtaavan jäteveden paineja nestemäärä.

20 3. KAATOPAIKAN SUOTOVEDEN PUHDISTUS

* « · • * · · :..v Kuvion 2 mukaisella laitteella suoritettiin koesarja, jolla selvitettiin laitteiston : soveltumista kaatopaikan suotoveden puhdistamiseen.

14· » ί 25 Seuraavassa selostetaan aluksi koelaitetta, sitten kokeen suoritustapaa ja lopuksi koetuloksia.

I t 3.1 Koelaite

Laite on kaksivaiheinen siten, että kaksi alumiinielektrodilla (tai kah-:\i 30 della rautaelektrodilla tai yhdellä rauta- ja yhdellä alumiinielektrodilla) *: * *: varustettua elektrolyysikennoa 28 on peräkkäin kaskadikytkennässä.

, v. Yksi koe suoritettiin yksivaiheisena ja toinen koe kaksivaiheisena. Säi- .,,.: liöstä 21 suotovesi pumpataan pumpulla 27 elektrolyysikennon 28 lä- 8 115904 pi. Säiliöstä 22 syötetään polymeeriliuosta pumpulla 29 kennosta 28 poistuvaan massavirtaan, joka johdetaan flokin ja puhdistetun veden erotustorniin 30, jonka yläpäässä on poistuvien kaasujen (HCI, Ch) mittaus 31. Tornin 30 alapäästä puhdistettu vesi johdetaan säiliöön 23 5 ja tornin 30 yläpäästä flokki johdetaan säiliöön 24. Toisessa vaiheessa puhdistettu vesi johdetaan säiliöstä 23 pumpulla 27 toisen elektro-lyysikennon 28 läpi toiseen flokin ja puhdistetun veden erotustorniin 30. Myös toisessa vaiheessa kennon 28 ja tornin 30 väliseen massa-virtaan syötetään pumpulla 29 polymeeriliuosta säiliöstä 25. Kaksi ker- 10 taa puhdistettu vesi johdetaan tornin 30 alapäästä säiliöön 26 ja myös toisen tornin 30 yläpäästä flokki johdetaan säiliöön 24.

3.2 Kokeen suoritustapa (koeajot)

Suoritettiin 10 eri koeajoa, joista osa yksivaiheisena sekä Fe- että Al- 15 kennoilla. Osassa kaksivaiheisia koeajoja käytettiin kahta eri kenno- tyyppiä, nimittäin Fe-kennoa (aktiivielektrodi rautaa) ja Al-kennoa (ak-tiivielektrodi alumiinia).

Seuraavassa selostetaan kahta mielenkiintoista ja edustavaa koeajoa.

20 * I · 1. Koeajo I > t '·>' Kokeessa suoritettiin kaksivaiheinen puhdistus. Ensimmäisessä vaiheessa j käytettiin AI kennoa ja toisessa vaiheessa Fe kennoa. Ensimmäisessä vai- • * · 25 heessa AI kennon läpi syötettiin n. 120 l/h laimentamatonta suotovettä. Säili-’···' östä 22 pumpulla 29 syötettiin polymeeriliuosta 10 - 12 l/h. Kennoon syötet tiin tehoa virta-alueella 10 - 50 A ja jännitealueella 3-7 V. Suoritettiin pyyh-käisymittaus koko tehoalueen läpi, jolloin havaittiin, että liuoksen kirkastumi- ' nen ja värin poisto oli suoraan verrannollinen sähkötehoon. Yli 1 kWh/m3 » » 30 teholla flokin muodostus ei enää parantunut. Kaasuanalyysi tehtiin sähköte-’:": holla, joka vastaa noin 1,0 kWh/m3 laimentamatonta suotovettä. Kloorikaa- . y. sun muodostusta ei havaittu. Toisessa vaiheessa ensimmäisen vaiheen puh- dasvesifraktio ajettiin Fe kennon läpi syöttömäärällä 60 - 120 l/h. Polymeeri- 9 115904 liuosta syötettiin 10 l/h. Virralla 10 - 30 A ja jännitteellä 3 - 7 V suoritettiin pyyhkäisymittaus koko tehoalueen läpi.

2. Koeajo 5

Laimentamaton suotovesi ajettiin kaksi kertaa AI kennon läpi. Syöttömäärä 60 - 150 l/h jätevettä ja polymeeriliuosta 10 -15 l/h. Kennon tehonsyöttö keskimäärin 30 A, 3 V. Suoritettiin myös nopea pyyhkäisymittaus maksimitehoon 52 A, 7 V. Kaasun muodostus oli voimakasta ja flokki nousi erittäin no-10 peasti flokin erotusputkessa 30, jossa flokin rajapinta pysyi helposti paikallaan (voitiin tarkkailla kirkkaan putken läpi). Tornista 30 tuleva vesi kirkastui jo asetuksilla 30 A/3 V/120 l/h, eli teholla 0,75 kWh/m3. Tehon lisäys yli 1 kWh/m3 ei enää parantanut tulosta. Kloorikaasun muodostusta ei havaittu.

15 3.3. Analyysitulokset koeajoista

Puhtaanveden fraktioista ja flokkifraktioista otetut näytteet analysoitiin eri laboratorioissa standardien mukaisin menetelmin. Näytteistä analysoitiin yli 80 kemiallista parametria, joissa seuraavassa puututaan vain 20 tärkeimpiin yhteenvedonomaisesti.

*···* Puhdistettava suotovesi oli ulkonäöltään keltaisen ruskea ja lievästi samea. Hajusta päätellen se sisälsi ammonium- ja rikkiyhdisteitä. Mo-: lemmissa kokeissa voitiin osoittaa, että suotovesi kirkastuu ja muuttuu " 25 lähes värittömäksi ja hajuttomaksi. Ensimmäisen kokeen ensimmäi- ' sessä vaiheessa tuotettiin tietoisesti vain osittain puhdistettua vettä optimoimalla prosessi vain flokin muodostumisen suhteen kohdalleen '· käyttäen mahdollisimman vähän sähkötehoa. Toisen kokeen ensim- ' · . ’ mäisessä vaiheessa jäljiteltiin ensimmäisen kokeen ensimmäistä vai- : \: 30 hetta. Toisen kokeen toisessa vaiheessa pyrittiin asettamaan tasapai- ;' ‘ i no mahdollisimman puhtaan lopputuloksen aikaansaamiseksi.

115904 ίο Sähkön johtavuudessa tapahtui molemmissa kokeissa oleellinen pudotus. Toisessa kokeessa konduktanssin reduktio on noin 30 %. Rokissa konduktanssi on oleellisesti suurempi kuin puhdistetussa vedessä, eli flokkiin on konsentroitunut johtavuutta lisääviä yhdisteitä. pH pysyi 5 suunnilleen muuttumattomana.

Typpireduktio jäi alemmalle tasolle kuin muita vähäsuolaisempia jätevesiä puhdistettaessa. Kokeissa havaittiin, että typpi poistui olennaisesti samassa suhteessa kuin suolapitoisuus laski.

10

Fosfori poistui puhdistuksessa lähes täysin, jopa korkeilla pitoisuuksilla.

Kloorin tai kloorivedyn muodostumista ei havaittu koeolosuhteissa, 15 vaikka puhdistettava suotovesi olikin suolaliuos. Toisaalta kloridin re duktio noin 29 % ja sen ilmeinen rikastuminen flokkiin viittaa siihen, että jokin yhdiste saattaa sitoa kloridi-ionin kiinteään flokkiin. Johtopäätös on, että kloridin on täytynyt sitoutua flokkiin esim. substituu-tioreaktioiden kautta orgaanisiin molekyyleihin tai suolana flokin muo-...* 20 dostavaan erittäin tiheään ferrihydroksidisakkaan, joka toimii molekyy- :..v lisiivilänä.

» I I • · ·

Suolapitoisuus ja ammoniumtypen poisto 25 Kloridi-ja natriumionien pitoisuuksista laskemalla suotoveden suolapitoisuu-. , deksi saatiin noin 3,6 % . Yksivaiheisella puhdistuksella suolapitoisuus putosi noin 2,9 %:iin, eli reduktio oli noin 19 % (1 kWh/m3 teholla).

’ ‘ Kaksivaiheisella puhdistuksella suolapitoisuus putosi noin 2,4 %:iin, eli reduk- ’·;·* 30 tio oli noin 33 % (1,75 - 2 kWh/m3 teholla).

t > * • » > 11 115904 Näistä tuloksista voitiin virherajojen puitteissa päätellä, että suolan poisto on lähes lineaarinen käytettyyn tehoon nähden.

Fe kennolla saatiin suolasta pois 47 %, eli suolapitoisuus laski tasolle 1,92 % 5 teholla 3 kWh/m3.

Tuloksista voitiin päätellä, että tarvittaisiin noin 3 kWh/m3, että suolasta poistuisi noin 50 % (suolapitoisuuteen 1,8 %) ja noin 6 kWh/m3 teholla saataisiin suola kokonaan poistettua suotovedestä.

10 Tämän perusteella menetelmä ja laite soveltuu yleensä suolapitoisen jäteveden kuten likaantuneen meriveden puhdistukseen.

Tässä yhteydessä on huomattava, että ammoniumtypen poistuminen puhdis-15 tetusta vedestä on verrannollinen suotoveden tai samankaltaisen jäteveden suolapitoisuuden muutokseen kuvatuissa koeolosuhteissa.

Ammoniumtypen ja suolan reduktiot näyttävät korreloivan täydellisesti, kokeellisesti on myös osoitettu, että ammoniumtyppi saadaan poistettua jäte-20 vedestä 99 %:sti (arvoon 10 mg/l arvosta 1100 mg/l), kun jäteveden suola- i « · • · ·: pitoisuus on alle 0,8 %.

* * · * * · j « » » ♦ » • * ’···’ Raskasmetallit saatiin pois suotovedestä flokkiin niin tehokkaasti, ettei niitä • « • t · ’<! * voitu puhdistetussa vedessä todeta.

• · • · t ·; 25 • ψ

Fenolit ja kloorifenolit ' Fenolien reduktio oli yli 90 %. Fenoleista noin 80 % oli hajonnut elektroflo- ’ ·; · ‘ taatiossa ja pieni määrä oli rikastunut flokkiin suhteessa puhdistettuun ve- 30 teen.

1 15904 12

Kloorifenolit saatiin 100 %:sti pois puhdistetusta vedestä. Kloorifenoleista on hajonnut puhdistusprosessissa noin 90 %. Flokista niitä löytyi vain 10 % alkuperäisestä määrästä suotovedessä. Kaikkein mielenkiintoisin havainto on pentakloorifenoli, joka oli hävinnyt puhdistusprosessissa kokonaan. Havainto 5 oli yhdenmukainen aikaisempien koetulosten kanssa. Todennäköinen syy on bentseenirenkaan katkeaminen.

Polyaromaattiset hiilivedyt (PAH) 10 Puhdistetusta vedestä PAH yhdisteitä ei löytynyt ollenkaan. Reduktio on 100 %. Kaikista PAH yhdisteistä oli hajonnut yli 94 % puhdistusprosessin aikana.

Yhteenveto koetuloksista 15

Koetulosten perusteella suotovesi on edullisinta puhdistaa laitteistolla, jossa on AI kenno ja Fe kenno kaskadi. Puhdistaminen onnistuu myös pelkällä Fe kennolla, jos suotovesi ei sisällä suuria määriä sulfideja. Pelkällä AI kennolla puhdistaminen onnistuu, mutta puhdistuskustannus on huomattavasti suu-20 rempi kuin Fe kennolla.

t

Suotoveden koostumuksen vaihteluista johtuen on suositeltavaa kytkeä ken- '···' not niin, että puhdistus voi tapahtua joko vain yhdentyyppisellä kennolla tai · kahden kennotyypin yhdistelmällä.

• » 25 *’·’ Mittausten mukaan pienin käytännöllinen sähköteho on noin 3 kWh/m3 suo- tovettä ja maksimisähköteho puhtaimman tuloksen aikaansaamiseksi on '· enintään 6 kWh/m3 suotovettä.

:,' * 30 Kulumattomaksi elektrodiksi on edullista valita teräs, jolloin sen seosmetallien ': ‘ : määrillä voidaan vaikuttaa siihen, miten paljon elektronegatiivisuus lisääntyy . ·. . suhteessa rautaan. Alumiinilla on pienempi elektronegatiivisuus kuin raudalla.

13 115904

Elektronegatiivisuuseroon voidaan siis vaikuttaa aktiivielektrodien metallien valinnalla. Riittää, että elektrodit on pinnoitettu metalleilla, joiden elektrone-gatiivisuusero on tarkoituksenmukainen puhdistettavalle aineelle niin, että aikaansaadaan sen poistaminen hapetuspelkistysreaktioon perustuen.

Claims (12)

14 1 1 5904

1. Menetelmä epäpuhtauksien poistamiseksi jätevedestä elektroflotaatiolla, jossa menetelmässä puhdistettava jätevesi johdetaan metallielektrodeilla (1, 5 2) varustetun elektrolyysikennon (28) läpi, ja elektrolyysi suoritetaan kahden elektronegatiivisuudeltaan eroavan elektrodin (1, 2) välissä siten, että enemmän elektronegatiivisella elektrodilla (1), joka on puhdistusprosessissa kulumaton, tuotetaan vedestä vetykaasua ja hydroksyyli-ioneja, ja vähemmän elektronegatiivisella elektrodilla (2), joka on puhdistusprosessissa aktii-10 vinen, kuluva elektrodi, tuotetaan puhdistettavaan liuokseen metalli-ioneja, tunnettu siitä, että menetelmään kuuluu lisäksi seuraavat vaiheet: - pidetään kennovirtaa automaattisäädöllä kennon resonanssi kohdassa ja siten aiheutetaan kennoon tarkasti ohjattu sähkökenttä, - kennossa aiheutetaan tarkasti ohjatussa sähkökentässä haluttu hapetus-15 pelkistysreaktio yhden tai useamman epäpuhtauden poistamiseksi puhdistettavasta vedestä, - johdetaan massavirta kennosta jatkuvana suljettuna virtauksena erilliseen ilokin ja puhdistetun veden erotustorniin (30), - käytetään elektrodeina sisäkkäisiä putkia, joista sisempi elektrodiputki on .! :* 20 mainittu enemmän elektronegatiivinen elektrodi (1), jossa on rekiä (4), ja • - johdetaan huuhteluvettä jaksoittain sisemmän elektrodiputken kautta '··* paineella reiästä (4) purkautuvina pesusuihkuina elektrodiputkien välisen I « » ; reaktiothan läpi vasten ulkoelektrodiputken sisäpintaa. • < *

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että . . a) elektrolyysissä, jossa käytetään kuluvana elektrodina rautaelektrodia, rau- » » # . ‘ ta hapetetaan ja NH4+-typpi ja/tai nitraattityppi (NO3) pelkistetään seu- * » raavasti ‘ ’ 30 Fe + NH4+ + OH’ « FeOl + 2'hH2l + V2 N2T ‘ ja/tai * » 115904

3. Patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän käyttö kaatopaikan suotove-den tai muun suolapitoisen jäteveden kuten likaantuneen meriveden puhdis- 10 tamiseksi.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen käyttösovellusmenetelmä, tunnettu siitä, että puhdistettava suotovesi tai muu suolapitoinen jätevesi johdetaan ensimmäisessä vaiheessa ensimmäisen elektrolyysikennon läpi ja toisessa vai- 15 heessa johdetaan ensimmäisessä vaiheessa osittain puhdistettu vesi toisen elektrolyysikennon läpi.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vähemmän elektronegatiivinen elektrodi on rautaa tai alumiinia. 20 > :.:.: 6. Laite epäpuhtauksien poistamiseksi jätevedestä elektroflotaatiolla, johon :··*: laitteeseen kuuluu elektrolyysikennosto, jonka kussakin kennossa on yksi tai • · • # · ; useampi metallielektrodi (2), joka on kytketty virtalähteen positiiviseen na- • * * *;./ paan ja yksi tai useampi metallielektrodi (1), joka on kytketty virtalähteen • « *·*·' 25 negatiiviseen napaan, ja elektrolyysitila (5) elektrodien välissä, virtalähteen negatiiviseen napaan kytketyn elektrodin (1) ollessa ainakin pintakerroksel-taan enemmän elektronegatiivista ainetta kuin positiiviseen napaan kytketty * » elektrodi (2), jolloin elektronegatiivisempi elektrodi (1) on puhdistusproses-' · · \ sissa kulumaton ja ainoastaan luovuttaa saamansa elektronit puhdistettavaan t t I t | 30 liuokseen, ja vähemmän elektronegatiivinen elektrodi on puhdistusprosessis-v.: sa aktiivinen kuluva elektrodi, joka luovuttaa puhdistettavaan liuokseen me- ' · · ‘ talli-ioneja, elektrodien (1, 2) elektronegatiivisuuseron ollessa sellainen, että 115904 haluttu hapetuspelkistysreaktio saadaan tapahtumaan, tunnettu siitä, että laitteeseen kuuluu lisäksi: - kennovirtaa säätävä automatiikka, joka pitää kennon resonanssiener-giakohdassa, jolloin haluttu hapetuspelkistysreaktio saadaan tapahtu- 5 maan tarkasti ohjatussa sähkökentässä, - flokin ja puhdistetun veden erotustorni (30), - pumppu (27) massavirran pumppaamiseksi kennon (28) läpi jatkuvana suljettuna virtauksena erotustorniin (30), - sisäkkäiset putket elektrodeina (1, 2), joista sisempi elektrodiputki on 10 mainittu enemmän elektronegatiivinen elektrodi, jossa on reikiä (4), ja - huuhteluelimet (16-20) huuhteluveden johtamiseksi jaksoittain sisemmän elektrodiputken kautta paineella aikaansaamaan rei'istä (4) purkautuvat pesusuihkut elektrodiputkien välisen reaktiotilan läpi vasten ulomman elektrodiputken sisäpintaa. 15

6 Fe + 2 H+ + 2N03‘ o 6 FeOi + N2T + H2T jolloin aikaansaadaan denitrifikaatio, kun typpi poistuu jätevedestä typpikaasuna; ja 5 b) elektrolyysissä muodostuvan saostuman annetaan nousta vetykaasun mukana flokkina puhtaan veden pinnalle flokinerotustornissa.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että vähemmän elektronegatiivinen elektrodi on rautaa tai alumiinia.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että elektrodit (1, I I · • · · j 20 2) ovat koaksiaaliputkia, rauta- tai alumiiniputken (2) ollessa uloimpana ja ’;;; * helposti vaihdettavissa. • * ·

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että ulkoelektrodi- • < t I.. ‘ putki (2) päättyy ennen jäteveden sisääntulokohtaa (6), sisäputken (1) jat- 25 kuessa jäteveden sisääntulokohdan (6) ohi venttiilin (18) kautta pesu-vesipumpulle (19).

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että venttiilin (18) , · · avautuminen ja pesuvesipumpun (19) käynnistyminen on ohjattu tapahtu- 30 maan jaksoittain, samalla kun elektrolyysithan (5) alapäähän liittyvän poisto-putken (16) venttiili (17) on jäljestetty avattavaksi sakan ja pesuveden poistamiseksi elektrolyysitilasta (5). 17 1 1 5904

11. Jonkin patenttivaatimuksen 8-10 mukainen laite, tunnettu siitä, että sisäelektrodiputki (1) on ruostumatonta terästä ja rautaa tai alumiinia oleva ulkoelektrodiputki (2) on ympäröity eristävällä vaippaputkella (3).

12. Jonkin patenttivaatimuksen 8-11 mukainen laite, tunnettu siitä, että elektrodiputket (1, 2) on lukittu samankeskeisesti toisiinsa aukikierrettäviIlä päätytulpilla (10,15), jotka ympäröivät sisäelektrodiputken vastakkaisia päitä (1) ja joiden sisään ulkoelektrodiputken (2) päät jäävät. t * 1 · * I t * 1 » » 1 1 > » 1Q 1 1 5904 Ιο