BE1029516A1

BE1029516A1 - Methode voor het behandelen van zwart water

Info

Publication number: BE1029516A1
Application number: BE20215484A
Authority: BE
Inventors: MEIRHAEGHE Rik VAN; Dries PARMENTIER
Original assignee: Noah Water Solutions bvba
Priority date: 2021-06-21
Filing date: 2021-06-21
Publication date: 2023-01-20
Also published as: US20240190745A1; WO2022269487A1; BE1029516B1; EP4359350A1

Abstract

Methode voor het behandelen van zwart water, omvattende de stappen van: het verzamelen van zwart water; het voorzien van verdunningswater; het behandelen van voorgenoemd verdunningswater in een titanium elektrolytische cel, bekomende behandeld verdunningswater; het mengen van behandeld verdunningswater en genoemd zwart water, bekomende verdund zwart water; en het behandelen van voorgenoemd verdund zwart water in een ijzer of aluminium elektrocoagulatie cel, bekomende behandeld zwart water.

Description

METHODE VOOR HET BEHANDELEN VAN ZWART WATER

TECHNISCH DOMEIN De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verwijderen van verontreinigingen uit zwart water door elektroflotatie of elektrocoagulatie, in welke werkwijze het te reinigen afvalwater door een asymmetrische elektrolytische cel wordt geleid, resulterend in een celreactie waarbij zowel metaalhydroxide als waterstofgas ontstaat. Bij metaalhydroxiden met geringe oplosbaarheid coaguleren verontreinigingen met de metaalhydroxiden tot vlokken.

STAND DER TECHNIEK Elektrocoagulatie is het coaguleren of samenklonteren van opgeloste of gesuspendeerde stoffen met behulp van elektriciteit. Aan de kathode produceert de elektrolytische cel een gas, doorgaans waterstofgas. Aan de anode produceert de elektrolytische cel metaalionen. Deze ionen werken als coagulant voor de onzuiverheden in het afvalwater. Het gas zorgt voor een opdrijvend effect voor de ontstane vlokken, die dan mechanisch van het water gescheiden worden.

Elektrocoagulatie is gekend uit de Amerikaanse octrooipublicaties US 5 888 359 en US 6 086 732. Een probleem met zwart water is dat dit, gezien hoge milieunormen, niet zonder intense behandeling geloosd mag worden. Een probleem met bestaande elektrocoagulatieopstellingen is dat deze ofwel te groot, ofwel niet voldoende reinigen om zwart water om te zetten in water van loosbare kwaliteit.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING In het eerste aspect omvat de uitvinding een methode voor het behandelen van zwart water volgens conclusie 1. Deze methode laat voordelig en mits een kleine reinigingsmodule toe zwart water zeer performant te behandelen tot loosbare kwaliteit. Hiertoe wordt eerst verdunningswater behandeld met een titanium elektrolytische cel, waardoor een kleine hoeveelheid bleekwater wordt geproduceerd in het behandeld verdunningswater. Hierna wordt het verdunningswater en het zwart water gemend en behandeld in een ijzer of aluminium elektrolytische cel. Zo wordt het chemisch zuurstofverbruik (COD) en het biochemisch zuurstofverbruik (BOD) van het zwart water aanzienlijk gereduceerd.

In een tweede aspect betreft de uitvinding het gebruik van de methode volgens het eerste aspect voor het reinigen van zwart water in een vervoersmiddel. In het bijzonder is huidige methode geschikt voor het reinigen van zwart water afkomstig van boten, meer in het bijzonder kleine boten zoals plezierboten. De opstelling volgens huidige uitvinding laat toe zwart water afkomstig van toilet en nutsvoorziening ter plaatse te behandelen tot het water zich binnen de lozingsnormen bevindt. Zo zijn geen grote reservoirs of behandeling van het opgeslagen zwart water noodzakelijk.

BESCHRIJVING VAN DE FIGUREN Figuur 1: Een schematisch overzicht van een uitvoeringsvorm van de elektrolytische cel volgens huidige uitvinding. Figuur 2A: Een schematisch overzicht van een uitvoeringsvorm van ultrasone reiniging volgens huidige uitvinding. Figuur 2B: Een detail weergave van een uitvoeringsvorm van ultrasone reiniging volgens huidige uitvinding. Figuur 3A: Een schematisch overzicht van een uitvoeringsvorm van reiniging met wiekvormige borstels volgens huidige uitvinding. Figuur 3B: Een detail weergave van een uitvoeringsvorm van reiniging met wiekvormige borstels volgens huidige uitvinding. Figuur 4A: Een schematisch overzicht van een uitvoeringsvorm van reinigen met een drukgolf of jet volgens huidige uitvinding. Figuur 4B: Een detailweergave van een voorkeursvorm van een jet hoed volgens huidige uitvinding. Figuur 5A: Een schematische weergave van een eerste uitvoeringsvorm van de methode volgens huidige uitvinding. Figuur 5B: Een schematische weergave van een tweede uitvoeringsvorm van de methode volgens huidige uitvinding.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING De uitvinding betreft een werkwijze voor het verwijderen van verontreinigingen door middel van een combinatie van elektro-oxidatie en elektro-coagulatie. De uitvinding betreft ook een inrichting en samenstel voor het zuiveren van afvalwater. Tenzij anders gedefinieerd hebben alle termen die gebruikt worden in de beschrijving van de uitvinding, ook technisch en wetenschappelijke termen, de betekenis zoals ze algemeen begrepen worden door de vakman in het technisch veld van de uitvinding. Voor een betere beoordeling van de beschrijving van de uitvinding, worden de volgende termen expliciet uitgelegd. “Een”, “de” en “het” refereren in dit document naar zowel het enkelvoud als het meervoud tenzij de context duidelijk anders veronderstelt. Bijvoorbeeld, “een segment” betekent een of meer dan een segment. De termen “omvatten”, “omvattende”, “bestaan uit”, “bestaande uit”, “voorzien van”, “bevatten”, “bevattende”, “behelzen”, “behelzende”, “inhouden”, “inhoudende” zijn synoniemen en zijn inclusieve of open termen die de aanwezigheid van wat volgt aanduiden, en die de aanwezigheid niet uitsluiten of beletten van andere componenten, kenmerken, elementen, leden, stappen, gekend uit of beschreven in de stand der techniek. “Elektrocoagulatie” is het coaguleren (samenklonteren) van opgeloste of gesuspendeerde stoffen met behulp van elektriciteit. “Elektroflotatie” omvat elektrocoagulatie, met als bijkomende stap het vrijkomen van gasbellen die de gecoaguleerde vlokken naar het oppervlak brengen. Een “elektrocoagulatie” cel de combinatie van een “elektrolytische cel” en een “scheidingsinrichting” bij voorkeur een vlokkentoren geschikt voor het scheiden van gecoaguleerde vlokken en behandeld water.

“Elektro oxidatie” (EO) is, met behulp van een elektrolytische cel, het oxideren van chemische bestanddelen in een vloeistofstroom. Bij “elektro oxidatie (EO), “anodische oxidatie” of “elektrochemische oxidatie” worden oxiderende stoffen gevormd. De meest algemene opzet bestaat uit twee elektroden, die als anode en kathode fungeren en verbonden zijn met een stroombron. Wanneer aan het systeem een energietoevoer en voldoende ondersteunende elektrolyt worden geleverd,

worden sterke oxiderende stoffen gevormd, die in wisselwerking treden met de verontreinigingen en deze afbreken.

Het citeren van numerieke intervallen door de eindpunten omvat alle gehele getallen, breuken en/of reële getallen tussen de eindpunten, deze eindpunten inbegrepen. “Zwart water” is het afvalwater met hoge verontreiniging, waaronder biologische verontreiniging en een hoge kans op ziekteverwekkers. Doorgaans betreft zwart water afvalwater uit badkamers en toiletten dat fecaliën en urine bevat. Sterk verontreinigd water met hoge concentraties aan bacteriën uit andere bronnen worden ook als zwart water beschouwd. Na enige tijd krijgt dit water doorgaans een zwarte kleur door het bacterieel rottingsproces. “Grijs water” is het afvalwater dat afkomstig is van gootstenen, wasmachines, badkuipen en douches. Het bevat minder verontreinigingen, waardoor het gemakkelijker te behandelen en te verwerken is. In een eerste aspect betreft de uitvinding een methode voor het behandelen van zwart water, omvattende de stappen van: a. het verzamelen van zwart water; b. het voorzien van verdunningswater; c. het activeren van voorgenoemd verdunningswater in een elektrolytische cel met een titanium elektrode, bij voorkeur een titanium elektro oxidatie cel, bekomende behandeld verdunningswater; d. het mengen van behandeld verdunningswater en genoemd zwart water, bekomende verdund zwart water; en e. het behandelen van voorgenoemd verdund zwart water in een elektrocoagulatie cel, bij voorkeur met een ijzer of aluminium elektrode, zodoende dat behandeld zwart water bekomen wordt. De uitvinding is beschreven als een methode voor het behandelen van zwart water. Dit in het bijzonder omdat deze methode geschikt is om geurhinder en exponentiële bacteriegroei eigen aan zwart water tegen te gaan. Het spreekt echter voor zich dat water met daarin minder verontreiniging, in het bijzonder grijs water, ook met behulp van huidige methode kunnen behandeld worden.

De titanium elektrolytische cel is bij voorkeur een coaxiale elektrolytische cel omvattende een titanium elektrode. Meer bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van een titanium elektrode en een roestvrij stalen elektrode. Alternatief kan de elektrolytische cel bestaan uit een titanium elektrode en een stabiele legering. Meer 5 bij voorkeur is deze legering stabiel bij een polariteitswissel. Meer bij voorkeur is de titanium elektrolytische cel een elektro oxidatie cel. Het behandelen van het verdunningswater met elektro oxidatie leidt tot de vorming van (sterk) oxiderende stoffen. Deze sterk oxiderende stoffen kunnen op hun beurt verontreinigingen aanwezig in het zwart water afbreken. De titanium elektrode kan gecoat zijn met één of meerdere elementen uit de ruthenium groep, rhodium groep en/of platinum groep. In een andere uitvoeringsvorm kan de elektro oxidatie cel ook gebruik maken van een tin elektrode, bij voorkeur een tin elektrode gedopeerd met platinum, ruthenium of rhodium. Het is echter voordelig om de elektro oxidatie stap op het verdunningswater uit te voeren. Dit heeft de volgende voordelen: - Voor zwart water doorheen een elektrolytische cel kan worden geleid, wordt het doorgaans éérst in een reservoir verzameld, en optioneel doorheen een versnijpomp gehaald. Dit is doorgaans noodzakelijk om de goede werking van de elektrolytische cel te garanderen. Onbehandeld zwart water is echter een broedgrond voor bacteriën, schimmels en dergelijke. Hierdoor neemt het BOD van zwart water tijdens deze operaties ook exponentieel toe. Door zwart water te mengen met behandeld verdunningswater, wordt de groei van biologische organismen sterk afgeremd. Hierdoor is de BOD van het uiteindelijk te behandelen mengsel ook significant lager en de efficiëntie van het volledige proces aanzienlijk hoger. Daarboven wordt geurhinder tegengegaan.

- De energie die door de elektrolytische cel wordt toegevoerd, zal op alle aanwezige elektrolyten inwerken. Bij verdunningswater wordt zo voornamelijk gewenste oxiderende stoffen zoals hypochloriet en peroxides geproduceerd.

Bij zwart water zijn aanzienlijk méér elektrolyten aanwezig, waardoor de energie efficiëntie afneemt.

- De reactie kan beter worden beheerst. Zwart water vertoont dikwijls sterke verschillen in samenstelling, waardoor méér wijzigingen in de procesparameters van de elektro oxidatie cel noodzakelijk zijn.

De elektro coagulatie cel is bij voorkeur een coaxiale elektrolytische cel, bij voorkeur omvattende met ten minste één monopolare ijzer elektrode en één monopolare roestvrij stalen elektrode voorzien van een inrichting voor het scheiden van coagulatievlokken en behandeld water, bij voorkeur een vlokkentoren. Andere elektroden zoals aluminium of koper of legeringen van één van de genoemde elementen kunnen ook hiervoor gebruikt worden.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm wordt stap e., het behandelen van het verdunde zwarte water middels een ijzer of aluminium coagulatie cel meer dan eens uitgevoerd. In een meer voorkeurdragende uitvoeringsvorm wordt stap e. het behandelen van het verdunde zwarte water 2, 3, 4, 5 of 6 keer uitgevoerd. Het effluent van de ijzer of aluminium elektrocoagulatie cel wordt dan opnieuw gebruikt als influent van dezelfde of een opeenvolgende ijzer of aluminium elektrocoagulatie cel. Zo wordt een sterke reiniging bekomen. Als dezelfde ijzer of aluminium elektrocoagulatie cel wordt gebruikt, kan de grootte van de totale opstelling worden gereduceerd.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding wordt de vaste materie in het zwart water, in het bijzonder uitwerpselen en dergelijke, door een versnijpomp gestuurd, waardoor de grootte van de vaste deeltjes verkleint. Dit laat toe zwart water gemakkelijker te verpompen, vermijd verstoppingen én verbetert de werking van de elektrocoagulatie cel. In een eerste uitvoeringsvorm wordt enkel zwart water doorheen de versnijpomp gestuurd. Dit laat toe het debiet dat door de versnijpomp behandeld dient te worden te verlagen. In een tweede uitvoeringsvorm wordt zwart water met behandeld verdunningswater gemengd alvorens deze doorheen de versnijpomp wordt gestuurd. Dit reduceert de kweek en opbouw van bacteriën in de versnijpomp. In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm betreft de uitvinding een methode voor het behandelen van zwart water, omvattende de stappen van: a. het verzamelen van zwart water; b. het vermalen van het zwart water, c. het voorzien van verdunningswater; d. het activeren van voorgenoemd verdunningswater in een elektrolytische cel met een titanium elektrode, bij voorkeur een titanium elektro oxidatie cel, bekomende behandeld verdunningswater; e. het mengen van behandeld verdunningswater en genoemd zwart water, bekomende verdund zwart water; en f. het behandelen van voorgenoemd verdund zwart water in een elektrocoagulatie cel, bij voorkeur met ijzer of aluminium elektrode, zodoende dat behandeld zwart water bekomen wordt. Het vermalen van het zwart water reduceert de partikel grootte van de vaste deeltjes in de vloeistoffase. In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm is het verdunningswater oppervlaktewater of regenwater, bij voorkeur oppervlaktewater. Een bijzonder voordeel van huidige uitvinding is water ter plaatse kan worden afgenomen en dit water voor de zuivering voordelig kan worden benut. Zo kan oppervlaktewater zoals nodig worden afgenomen. Alternatief kan regenwater worden opgevangen en gebruikt zoals nodig. In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm heeft het verdunningswater voldoende geleidbaarheid. Meer bij voorkeur is de geleidbaarheid van het verdunningswater minstens 0.5 mS/cm, nog meer bij voorkeur heeft het verdunningswater een geleidbaarheid van minstens 0.7 mS/cm, nog meer bij voorkeur heeft het verdunningswater een geleidbaarheid van minstens 0.8 mS/cm, nog meer bij voorkeur heeft het verdunningswater een geleidbaarheid van minstens 0.9 mS/cm, nog meer bij voorkeur heeft het verdunningswater een geleidbaarheid van minstens

1.0 mS/cm. Indien het verdunningswater onvoldoende geleidend is kunnen elektrolyten worden toegevoegd. Bij voorkeur zijn de gebruikte elektrolyten een zout, nog meer bij voorkeur een chloride zout, het liefst natrium chloride. Bij voorkeur is de geleidbaarheid voornamelijk afkomstig van chloride zouten, maar worden calcium en magnesium ionen vermeden. Calcium en magnesium ionen leiden tot vervuiling van de elektroden, waardoor de werking van de elektrolytische cellen afneemt. In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm wordt behandeld zwart water gebruikt als verdunningswater. Zo wordt het zwart water en verdunningswater in een gesloten lus behandeld. Het blijft hierbij voordelig om verdunningswater te behandelen met een elektro oxidatie cel tot behandeld verdunningswater, dat met het zwart water wordt gemengd. Zo kan bacteriegroei en geurhinder worden tegengegaan. In een uitvoeringsvorm kan, middels een overloop, een deel van het behandeld zwart water geloosd worden. Alternatief kan het behandeld zwart water in een reservoir worden opgevangen, waarbij dit reservoir wanneer wenselijk of noodzakelijk kan worden geledigd, bij voorbeeld om dit water door te geven aan afvalwater verwerking of riolering.

Bij voorkeur wordt het verdunningswater, alvorens het wordt behandeld in de titanium elektrolytische cel, eerst gefilterd. Bij voorkeur wordt een filtermembraan gebruikt. Het verwijderen van ijzerpartikels of colloïdaal ijzer is voordelig om de levensduur van de titanium elektrolytische cel te bevorderen.

Bij voorkeur wordt aan het verdunningswater, in het bijzonder wanneer dit zoet water of regen water is, alvorens dit verdunningswater wordt behandeld in de titanium elektrolytische cel, een chloridezout toegevoegd. Nog meer bij voorkeur is het chloridezout natriumchloride. Het toevoegen van een zout is voordelig omdat het de geleiding van brak water verhoogd, waardoor de benodigde stroomsterkte afneemt. De aanwezigheid van natriumchloride is voordelig aangezien deze onder invloed van de titanium elektrolytische cel een kleine hoeveelheid hypochloriet (CIO), in het bijzonder natriumhypochloriet (NaCIO) produceert. Zo wordt bleekwater bekomen hetgeen een desinfecterende en oxiderende werking heeft.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm is de zoutconcentratie in het verdunningswater minstens 0,014 mol/L CI, meer bij voorkeur is de zoutconcentratie in het verdunningswater minstens 0,028 mol/L CI. Het expliciet toevoegen van natriumchloride laat toe de concentratie ervan in het verdunningswater beter te beheersen. Het minimum aan zoutconcentratie verzekert enerzijds een voldoende geleidbaarheid van het water, hetgeen noodzakelijk is voor de goede werking van de elektrolytische cellen. Anderzijds verzekert dit een minimum aan chloride ionen, waardoor steeds voldoende hypochloriet kan gevormd worden in de elektro oxidatie cel.

In een uitvoeringsvorm wordt behandeld verdunningswater met zwart water gemengd in een reservoir. In een andere uitvoeringsvorm wordt behandeld verdunningswater onmiddellijk gemengd met geproduceerd zwart water. Zo kan behandeld verdunningswater worden gebruikt om een toilet door te spoelen. Bij dergelijke opstelling krijgen bacteriën en andere organismen niet de kans om te groeien, waardoor de BOD van het mengsel significant lager wordt gehouden. Bij voorkeur bedraagt de verhouding van behandeld verdunningswater tot zwart water in stap d. het mengen van behandeld verdunningswater en zwart water minstens 2:1, meer bij voorkeur minstens 2.5:1, meer bij voorkeur minstens 3:1, nog meer bij voorkeur minstens 3.5:1, het liefst ongeveer 4:1.

Bij voorkeur bedraagt de verhouding van behandeld verdunningswater tot zwart water in stap d. het mengen van behandeld verdunningswater en zwart water maximaal 10:1, meer bij voorkeur maximaal 8:1, meer bij voorkeur maximaal 6:1, nog meer bij voorkeur minstens 5:1, het liefst ongeveer 4:1.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm ondergaat het behandeld zwart water één of meerdere nabehandelingen. In een verdere, voorkeurdragende uitvoeringsvorm is deze nabehandeling een UV-behandeling, een filtratiestap, bij voorkeur nanofiltratie, beluchting, of een nabehandeling met een titanium elektro oxidatie cel of een nabehandeling met een ijzer elektrocoagulatie cel. Afhankelijk van de vervuilingsgraad van het zwart water en de kwaliteitseisen voor lozing zijn dergelijke nabehandelingen nodig of wenselijk om de kwaliteit van het behandeld zwart water te garanderen. Het is bijzonder belangrijk dat het zwart water na behandeling steeds aan de strengste vereisten voldoet als het niet kan worden opgeslagen, en dus steeds wordt geloosd. In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm kan beluchting als voorbehandeling en/of nabehandeling worden benut. In een meer voorkeurdragende uitvoeringsvorm wordt beluchting van het zwart water benut als voorbehandeling bij elektrocoagulatie cellen met een ijzer elektrode. In een andere meer voorkeurdragende uitvoeringsvorm wordt beluchting van het zwart water benut als nabehandeling bij elektrocoagulatiecellen met een aluminium elektrode. In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm bedraagt de stroomsterkte van de titanium elektrolytische cel of titanium elektro oxidatie cel ten minste 0.1 A, meer bij voorkeur ten minste 0.5 A, meer bij voorkeur ten minste 1.0 A, meer bij voorkeur ten minste 2.0 A, meer bij voorkeur ten minste 3.0 A, meer bij voorkeur ten minste

4.0 A, meer bij voorkeur ten minste 5.0 A, het liefst 6.0 A. In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm bedraagt de stroomsterkte van de titanium elektrolytische cel of titanium elektro oxidatie cel ten hoogste 15 A, bij voorkeur ten hoogste 12 A, meer bij voorkeur ten hoogste 10 A. In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm bedraagt de grootte van de stroomdensiteit van de titanium elektrolytische cel of titanium elektro oxidatie cel ten minste 4 A/m2, meer bij voorkeur ten minste 20 A/m?, meer bij voorkeur ten minste 40 A/m2, meer bij voorkeur ten minste 80 A/m2, meer bij voorkeur ten minste 120 A/m2, meer bij voorkeur ten minste 160 A/m?, meer bij voorkeur ten minste 200

A/m2, het liefst 240 A/m2. In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm bedraagt de grootte van de stroomdensiteit van de titanium elektrolytische cel of titanium elektro oxidatie cel maximaal 600 A/m2, meer bij voorkeur maximaal 480 A/m?, meer bij voorkeur maximaal 400 A/m2.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm bedraagt de stroomsterkte van de ijzer of aluminium elektrolytische cel of elektrocoagulatie cel tussen 0.1 en 15 A, meer bij voorkeur bedraagt de stroomsterkte van de ijzer of aluminium elektrolytische cel tussen 1A en 10A, het liefst tussen 3 en 6A.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm bedraagt de grootte van de stroomdensiteit van de ijzer of aluminium elektrocoagulatie cel ten minste 4 A/m?, meer bij voorkeur ten minste 20 A/m2, meer bij voorkeur ten minste 40 A/m?, meer bij voorkeur ten minste 80 A/m?, meer bij voorkeur ten minste 120 A/m2, meer bij voorkeur ten minste 160 A/m?, meer bij voorkeur ten minste 200 A/m?, het liefst 240 A/m2. In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm bedraagt de grootte van de stroomdensiteit van de ijzer of aluminium elektrocoagulatie cel maximaal 600 A/m2, meer bij voorkeur maximaal 480 A/m?, meer bij voorkeur maximaal 400 A/m2.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm bedraagt het chemisch zuurstofverbruik (COD) van het te behandelen zwart water minstens 3000 mg/L, meer bij voorkeur een COD van minstens 4000 mg/L, meer bij voorkeur een COD van minstens 5000 mg/L, meer bij voorkeur een COD van minstens 6000 mg/L, meer bij voorkeur een COD van minstens 7000 mg/L, meer bij voorkeur een COD van minstens 8000 mg/L, meer bij voorkeur een COD van minstens 9000 mg/L, meer bij voorkeur een COD van minstens 10000 mg/L, meer bij voorkeur een COD van minstens 11000 mg/L, meer bij voorkeur een COD van minstens 12000 mg/L, meer bij voorkeur een COD van minstens 13000 mg/L, meer bij voorkeur een COD van minstens 14000 mg/L, meer bij voorkeur een COD van minstens 15000 mg/L.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm bedraagt het chemisch zuurstofverbruik (COD) van het behandeld zwart water maximaal 2000 mg/L, meer bij voorkeur maximaal 1000 mg/L, meer bij voorkeur maximaal 500 mg/L, meer bij voorkeur maximaal 400 mg/L, meer bij voorkeur maximaal 300 mg/L, meer bij voorkeur maximaal 250 mg/L, meer bij voorkeur maximaal 200 mg/L, meer bij voorkeur maximaal 150 mg/L, meer bij voorkeur maximaal 125 mg/L, meer bij voorkeur maximaal 100 mg/L, meer bij voorkeur maximaal 75 mg/L, meer bij voorkeur maximaal 50 mg/L.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm bedraagt het te behandelen zwart water een biochemisch zuurstofverbruik (BOD) van minstens 1000 mg/L, meer bij voorkeur een BOD van minstens 2000 mg/L, meer bij voorkeur een BOD van minstens 3000 mg/L, meer bij voorkeur een BOD van minstens 4000 mg/L, meer bij voorkeur een BOD van minstens 5000 mg/L, meer bij voorkeur een BOD van minstens 6000 mg/L, meer bij voorkeur een BOD van minstens 7000 mg/L, meer bij voorkeur een BOD van minstens 8000 mg/L, meer bij voorkeur een BOD van minstens 9000 mg/L, meer bij voorkeur een BOD van minstens 10000 mg/L. In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm bedraagt het biochemisch zuurstofverbruik (BOD) van het behandeld zwart water maximaal 1000 mg/L, meer bij voorkeur maximaal 500 mg/L, meer bij voorkeur maximaal 400 mg/L, meer bij voorkeur maximaal 300 mg/L, meer bij voorkeur maximaal 250 mg/L, meer bij voorkeur maximaal 200 mg/L, meer bij voorkeur maximaal 150 mg/L, meer bij voorkeur maximaal 125 mg/L, meer bij voorkeur maximaal 100 mg/L, meer bij voorkeur maximaal 75 mg/L, meer bij voorkeur maximaal 50 mg/L, meer bij voorkeur maximaal 25 mg/L, meer bij voorkeur maximaal 20 mg/L, meer bij voorkeur maximaal 15 mg/L, meer bij voorkeur maximaal 10 mg/L, meer bij voorkeur maximaal 5 mg/L. In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van de elektrolytische cel en / of coagulatie cel en / of elektro oxidatie cel en de methode voor het gebruik hiervan wordt hierna beschreven : a) het te behandelen afvalwater door een elektrolytische cel leiden die is voorzien van twee metaalelektroden met verschillende elektronegativiteiten, bestaande uit coaxiale pijpen waarbij de binnenste pijp de meer elektronegatieve elektrode omvat, b) het uitvoeren van elektrolyse tussen de twee elektroden, zodanig dat de meer elektronegatieve elektrode, die niet slijt in een reinigingsproces, wordt gebruikt voor het produceren van waterstofgas en hydroxylionen uit water, en dat de minder elektronegatieve elektrode, die een actieve, slijtende elektrode is in een reinigingsproces, wordt gebruikt voor het produceren van metaalionen in een te behandelen oplossing,

c) het produceren van een elektrisch veld in de elektrolytische cel, waardoor gewenste redoxreacties plaatsvinden voor het afzonderen van één of meerdere verontreinigingen uit het afvalwater in de vorm van vlokken, d) het afvalwater met genoemde vlokken van de elektrolytische cel naar een scheidingsinrichting voor vlokken en behandeld water leiden. In een verdere voorkeurdragende uitvoeringsvorm wordt het oppervlak van de elektrolytische cel regelmatig gereinigd. Zo kan afvalwater worden ontdaan van organische vuilvracht, terwijl ook de zware metalen worden gereinigd.

De anode is de buitenste pijp. Dit is de elektrode met een minder elektronegatief oppervlaktemateriaal waarbij metaalionen aan het afvalwater worden vrijgesteld. Bij voorkeur is de anode, tenminste in het oppervlak, gemaakt van aluminium, titanium of ijzer. De keuze tussen aluminium, titanium en ijzer is afhankelijk van de vervuiling van het te behandelen water. Bij een titanium anode is deze bij voorkeur gecoat met platina of ruthenium. IJzer en aluminium anodes zijn actief slijtende elektrodes, en moeten na verloop van tĳd vervangen worden. Het is voordelig deze als buitenste elektrode te gebruiken. Dit maakt het gemakkelijker de anode te vervangen. Dit is ook de elektrode met het grootste oppervlak, hetgeen de opstapeling van vervuiling aan de anode tegengaat en het oplossen van metaalionen in het afvalwater promoot. De kathode is de binnenste pijp. Dit is de elektrode met een meer elektronegatief oppervlaktemateriaal. Aan de kathode wordt waterstofgas geproduceerd uit water, waardoor dit geen actief slijtende elektrode is. Bij voorkeur is de kathode vervaardigd uit staal. Nog meer bij voorkeur is de kathode vervaardigd uit roestvrij staal. Alternatief kan de kathode ook uit ijzer, aluminium, koper of een andere staal legering geproduceerd zijn. De coaxiale pijpen kunnen worden geleverd in diameters en lengtes die variëren afhankelijk van een bepaalde toepassing. Naarmate de omvang van een verwerkingsfabriek groter wordt en de stroomsnelheid toeneemt, is het voordelig dat een voldoende aantal cellen parallel worden aangesloten. De lengte is bij voorkeur aanzienlijk hoger dan de diameter. Bij voorkeur is de verhouding van de lengte over de binnendiameter, gemeten vanaf het binnenoppervlak, van de buitenste pijp hoger dan 5, nog meer bij voorkeur hoger dan 7, het liefst hoger dan 10.

De combinatie van de methode volgens het eerste aspect en het gebruik van langwerpige, concentrisch geneste elektrodepijpen is verassend voordelig om een kleine, modulaire opstelling te bekomen die voldoende effectief is om zwart water te behandelen tot het aan de lozingsnormen voldoet.

Aan de kathode dissocieert de elektrolytische cel water in H*ionen en OH -ionen. De H*-ionen nemen elektronen op en ontsnappen uit het mengsel als waterstof. Aangezien deze H*-ionen sneller ontsnappen dan de OH -ionen ontstaat zo een mild- alkalische oplossing langsheen de kathode. Aan de anode van de elektrocoagulatie cel lossen metaalionen op in het afvalwater. Deze metaalionen vormen dan metaalhydroxides, dewelke voor zowel ijzer als aluminium slecht oplosbaar zijn in water. Organische stoffen en zware metalen coprecipiteren met de gevormde metaalhydroxides. Het neerslag stijgt samen met Hz-gas als een vlok naar het oppervlak van schoon water.

De oxidatie van ijzer tot Fe?* of Fe** -ionen en de zuivering van het afvalwater vinden plaats in een cel op een bepaald punt van resonantie-energie. Met andere woorden, de elektrische energie die in een cel wordt ingebracht, moet worden gedimensioneerd volgens de dimensionering en stroming van de cel, i. e. de retentietijd van afvalwater in de celruimte. De zoektocht naar een goed punt in resonantie-energie moet experimenteel worden uitgevoerd en vervolgens wordt de celstroom geregeld door automatisering met betrekking tot de stroom afvalwater. Dit is aanzienlijk moeilijker wanneer het oppervlak van de anode snel vervuilt, aangezien deze vervuiling de resonantie-energie sterk opdrijft. Het is dan ook bijzonder belangrijk het oppervlak van de elektrodes voldoende schoon te houden. Het oppervlak van de elektrodes kan gereinigd worden volgens bestaande methodes. In het bijzonder kunnen de elektrodes worden gereinigd doormiddels van doorstroming, bij voorkeur in tegenstroom, met verdunningswater of behandeld verdunningswater wanneer de opstelling niet in gebruik is. Nog meer bij voorkeur gebeurt deze doorstroming onder hogere druk, hetgeen het reinigen van het oppervlak bevoordeeld. In een verdere uitvoeringsvorm omvat de reiniging het spoelen van de elektrolytische cel met een axiale jet of drukgolf.

Deze jet of drukgolf kan zich voortplanten in het afvalwater of een ander vloeibaar medium. Bij voorkeur wordt de jet of drukgolf geproduceerd door de cel in axiale richting in contact te brengen met een spoelvloeistof onder druk. Bij voorkeur gebeurd dit gedurende een zeer korte periode. Bij voorkeur is de druk van de spoelvloeistof tussen 0.5 en 3 bar, nog meer bij voorkeur tussen 0.6 en 2.5 bar, nog meer bij voorkeur tussen 0.6 en 2.0 bar, nog meer bij voorkeur tussen 0.6 en 1.5, nog meer bij voorkeur tussen 0.8 en 1.2 bar en het liefst tussen 0.9 en 1.1 bar. Deze werkwijze produceert een drukgolf die axiaal doorheen het afvalwater propageert. Hierbij worden de wervels en laterale (in dit geval in de radiale en tangentiele richting ten opzichte van de coaxiale elektrodes) menging tegengegaan. Zo worden gecoaguleerde vlokken niet uiteen getrokken en slechts gering beïnvloed. Het oppervlak blijft echter wel schoon. De jet kan met relatief lange tussenpozen gebruikt worden, bijvoorbeeld elke minuut tot elke 2 uur. Bij voorkeur zijn de tussenpozen tussen de 5 minuten en 2 uur. De lengte van de tussenpozen hangt voornamelijk af van de hoeveelheid vervuiling, hetgeen afhangt van de hoeveelheid en soort van verontreinigingen in het water dewelke met elektrocoagulatie kunnen verwijderd worden.

De spoelvloeistof kan eender welke vloeistof zijn, bij voorkeur water. Nog meer bij voorkeur gerecycleerd “gezuiverd” water uit de separatie inrichting, die na de elektrolytische cel ligt, verdunningswater of behandeld verdunningswater.

In een andere voorkeursvorm omvat de reiniging het produceren van axiale golven door middel van wieken. Bij voorkeur bestaan de wieken in hoofdzaak uit borstels. Deze borstels geven minder aanleiding tot wervels en breken coagulerende vlokken minder. De vloeistof gaat min of meer door de borstels heen, en de vlokken blijven aan de borstels hangen. Zo wordt de coagulatie met wiekvormige borstels niet sterk tegengegaan, maar bekomt men toch een proper oppervlak.

Deze borstels dienen niet tegen het oppervlak van de buitenste pijp te komen. Bij voorkeur komen de borstels niet tegen het oppervlak van de buitenste pijp. Het schoon schrobben van het oppervlak van de buitenste pijp gaat gepaard met een snellere slijtage van de actieve elektrode. Het oppervlak wordt niet door het schrobben van de borstels tegen het oppervlak gereinigd, maar door de stroming die genoemde borstels teweegbrengen. In een uitvoeringsvorm kunnen de borstels axiaal bewegen om zo deze stroming te veroorzaken. Een axiale drukgolf ontstaat als gevolg van de axiale beweging van de borstel.

In een andere uitvoeringsvorm zijn de borstels wiek-vormig en kunnen deze roteren, teneinde zo axiale stroming te creëren. In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm kunnen de borstels zowel axiaal bewegen als roteren, en zijn deze alsnog wiekvormig. Bij voorkeur wordt de borstel slechts met tussenpozen gebruikt. Hoewel de huidige uitvoeringsvormen het opbreken van vlokken trachten tegen te gaan, is het reinigen van het anode oppervlak nadelig voor het zuiveren van het afvalwater. Het optimaliseren van de tijd tussen het reinigen van het oppervlak kan door trial en error en is voor de vakman triviaal. Bij voorkeur bestaan de borstels uit materialen die zowel tegen licht zure als licht basische omstandigheden bestand zijn. Bij voorkeur bestaan de borstels uit een niet elektrisch geleidend materiaal. Nog meer bij voorkeur bestaan de borstels uit polypropyleen of polyamide. In een uitvoeringsvorm wordt de cel met tussenpozen gereinigd. Zo kan de cel zo veel mogelijk met een strikt laminair stromingspatroon worden gebruikt, hetgeen de coagulatie ten goede komt. De lengte van de tussenpozen kan met behulp van trial en error bepaald worden. In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm wordt de cel bedreven bij een constante stroomsterkte, en wordt de cel gereinigd wanneer het voltage noodzakelijk voor het behouden van deze constante stroomsterkte ten opzichte van een schone cel met meer dan 30% toeneemt, bij voorkeur is de toename meer dan 25%, nog meer bij voorkeur is de toename meer dan 20%, nog meer bij voorkeur is de toename meer dan 15%, het liefst is de toename meer dan 10%. Bij voorkeur is de toename van het voltage bij een constante stroomsterkte minstens 1% alvorens de elektrolytische cel gereinigd wordt. Nog meer bij voorkeur bedraagt de toename minstens 3%, het liefst bedraagt minstens 5%. Het toestaan van een hoog voltage alvorens te reinigen leidt tot een zeer hoog stroomverbruik en/of een geringe consistentie in waterzuivering. Het reinigen bij zeer lage toenames in voltage leidt tot frequent reinigen, hetgeen het stromingspatroon in de elektrolytische cel verstoort. Gekozen waarden leiden tot een optimum, om zo een constante waterzuivering met een relatief laag stroomverbruik te bekomen.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm is de elektrocoagulatiecel voorzien van een jethoed. In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm is de elektro oxidatie cel voorzien van een jethoed. Dergelijke elektrolytische cel, omvattende twee coaxiale pijpvormige metaalelektroden, een binnenste en een buitenste pijp, waarbij de binnenste pijp is gekoppeld met een negatieve pool van een stroombron en de buitenste pijp gekoppeld is aan een positieve pool van de stroombron, met een elektrolyse-ruimte tussen de elektroden, waarbij de binnenste pijp ten minste in de oppervlaktelaag ervan gemaakt is van een meer elektronegatief materiaal dan de buitenste pijp, gekenmerkt door een jethoed onderaan de elektrische cel langs één uiteinde van de coaxiale pijpen, voorzien van minstens één radiale opening geschikt voor het aanvoeren of afvoeren van het afvalwater naar de elektrolyse-ruimte en minstens één axiale opening met een regelklep, geschikt voor het produceren van een drukgolf die door genoemde elektrolyse-ruimte propageert met een spoelvloeistof.

Dit is een eenvoudige opstelling die goed regelbaar en onderhoudbaar is. Het continu reinigen van het oppervlak maakt de regeling van de elektrolytische cel gemakkelijker. De drukgolf kan geproduceerd worden door het kort openen en sluiten van de axiale klep. Verder is dezelfde elektrolytische cel bewaard. Zonder vervuilingen langs de buitenste pijp geeft elektrocoagulatie en/of elektro oxidatie een betere waterzuivering en een meer consistente waterzuivering wanneer de elektrolytische cellen gedurende lange tijd operationeel zijn. In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm omvat de jethoed een opening geschikt voor het legen van de elektrolyse-ruimte van afvalwater en vlokken. Dit is voordelig voor het onderhoud van de elektrolytische cel, voor onder andere het vervangen van de actief slijtende elektrode. Verder dient na verloop van tijd de cel alsnog schoon gemaakt te worden.

Inrichting voor het verwijderen van verontreinigingen uit afvalwater door middel van elektrocoagulatie met wieken, waarbij genoemde tussenschoten geschrankt zijn opgesteld, bij voorkeur onder een hoek van 0-40°, nog meer bij voorkeur een hoek van 10-25°.

Met behulp van geschrankte tussenschoten kan een wervelende jet worden geproduceerd. Hierdoor wordt een gelimiteerde mate van turbulentie in het systeem gebracht. Deze komt de zuivering van het oppervlak ten goede. Aangezien de wervel slechts enkelmatig door het medium propageert is de invloed op de coagulatie in de elektrolytische cel gering. Desalniettemin wordt bij voorkeur een kleine hoek gebruikt, zodat vlokken door de wervel worden meegenomen eerder dan uiteen getrokken.

In een verdere, voorkeurdragende uitvoeringsvorm omvat de uitvinding een jethoed die twee radiale openingen en één axiale opening omvat, waarbij de radiale openingen op een verschillende hoogte ten opzichte van de as zijn gelegen.

De hoogst gelegen radiale opening is geschikt voor de toevoer van water. De laagst gelegen radiale opening is geschikt voor het legen van de cel voor onderhoud. De axiale opening is geschikt voor het produceren van de axiale jet. Deze zeer eenvoudige opbouw laat toe de elektrolytische cel efficiënt te bedienen.

In een verdere, voorkeurdragende uitvoeringsvorm omvat de jethoed vier tussenschoten, dewelke vier compartimenten definiëren, waarbij de radiale openingen uitmonden in tegenoverstaande compartimenten, en de axiale opening uitmondt in tussenliggende compartimenten.

Dit verhindert gedeeltelijk waterslag in de radiale openingen, voornamelijk de voedingspijp voor het te reinigen afvalwater. Verder helpen de tussenschoten het gelijkmatig en axiaal richten van de drukgolf. Zo worden de vlokken minder verstoord door de jet.

Bij voorkeur bestaat de binnenste elektrode van de elektrocoagulatie cel, ten minste in de oppervlaktelaag uit staal. Staal is voordelig aangezien de legering kan worden gestuurd voor de elektronegativiteit. Zo kan men met een goede keuze van staal het verschil in elektronegativiteit sturen. De buitenste elektrode bestaat bij voorkeur uit ijzer of aluminium. Deze zijn beide goedkoop, goed bewerkbaar en zowel jzerhydroxide als aluminiumhydroxide zijn slecht oplosbaar in water. Verder coaguleren ijzerhydroxide en aluminiumhydroxide goed met verontreinigen zoals zware metalen.

In een verdere uitvoeringsvorm wordt de elektrolytische cel gereinigd middels het omdraaien van de polen, of liever het omdraaien van het potentiaalverschil dat op de polen is aangebracht. De anode wordt dan als kathode gebruikt, en de kathode als anode. Dit proces stopt de reinigende werking van de elektrolytische cel, maar laat toe de opstapeling van vuil snel en tegen te gaan en bestaande vuil af te breken. Dit is in het bijzonder voordelig voor de ijzer of aluminium elektrocoagulatie cel. Bij voorkeur wordt deze techniek niet gebruikt bij de titanium elektro oxidatie cel, aangezien de titantium elektrode bij ompolarisatie verbruikt wordt. Deze nadelen kunnen via coating worden tegengegaan. Het liefst wordt de ijzer of aluminium elektrocoagulatie cel gereinigd middels ompolarisatie, en de titanium elektro oxidatie cel middels de jet hood zoals hiervoor beschreven. De reinigingsoperatie vindt bij voorkeur plaats wanneer géén zwart water gezuiverd wordt. Dit is doorgaans geen probleem, aangezien zwart water niet continu wordt geproduceerd noch behandeld.

In een tweede aspect betreft de uitvinding het gebruik van de methode volgens het eerste aspect voor het behandelen van afvalwater op een transportmiddel. Bij voorkeur omvat dit afvalwater zwart water. Meer bij voorkeur omvat dit afvalwater zwart en grijs water. Dit is voordelig aangezien het afvalwater niet opgeslagen dient te worden, maar kan worden gereinigd tot een loosbare kwaliteit. Zo kan dure opslag en latere behandeling worden uitgespaard.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm is het transportmiddel een boot, trein of vliegtuig, camper of trailer, bus, duikboot of dergelijke. Meer bij voorkeur is het transportmiddel een boot of trein.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm is het transportmiddel een kleine boot of plezierboot. In een andere voorkeurdragende uitvoeringsvorm is het transportmiddel een trein. Dergelijke boten en treinen hebben doorgaans niet de plaats voor een groot zwart water reservoir of waterbehandelingsinstallatie. Verder is het bijzonder belangrijk dat het zwart water geen geurhinder veroorzaakt.

VOORBEELDEN Voorbeeld 1 Een uitvoeringsvorm van de elektrolytische cel 1 is getoond in figuur 1. Deze elektrolytische cel 1 bestaat uit twee concentrische pijpen, de binnenste 2 bestaande uit staal en de buitenste 3 bestaande uit ijzer. Hierbij is de buitenste elektrode 3 meer elektronegatief. De binnenste elektrode 2 heeft een straal van 4 cm en een lengte van 100 cm. De buitenste elektrode 3 heeft een straal van 7 cm en een lengte van 100 cm. De concentrische pijpen 2, 3 zijn onderaan bevestigd aan een basis 4, en bovenaan bevestigd aan een top 5.

Deze basis houdt de elektroden in hun concentrische positie en is radiaal voorzien van twee kranen 7, 9. Een eerste kraan 7 is geschikt voor het toevoeren van afvalwater in de elektrolytische cel. Een tweede, lager gelegen kraan 9 is geschikt voor het legen van de elektrolytische cel 1 voor onderhoud. Dit is wenselijk voor het volledig reinigen van de cel of het vervangen van een aangetaste buitenste elektrode

3.

De top 5 is onderaan voorzien van twee concentrische bevestigingsringen. Deze sluiten nauw aan met de elektroden en houden deze in een vaste positie. De top is centraal bovenaan voorzien van een pijpaansluiting 10, 11. Deze is bedoeld voor het afvoeren van water met daarin vlokken gecoaguleerde verontreinigingen naar een scheidingsinrichting, bij voorkeur een scheidingstoren.

Het effluent komt onderaan toe, en wordt tussen de concentrische elektroden 12 door de cel 1 gestuurd. In de cel onder de invloed van redox reacties coaguleren verontreinigingen tot vlokken. In de top wordt het water van tussen beide elektroden naar een centrale positie 10 geleid en langs deze centrale positie 10 naar een scheidingstoren afgevoerd. De cel kan debieten tussen 5 en 1000 I/h verwerken. De stroomsterkte in de cel bedraagt tussen 1 tot 250 ampère. De elektrische spanning in de cel ligt tussen 1 en 60 volt. De snelheid van coagulatie in de cel is evenredig met het elektrisch vermogen in de cel. Het gemiddelde verbruik van de elektrolytische cel is 1.5 kWh/m3. Het maximale verbruik van de elektrolytische cel is 5 kWh/m3.

Voor een applicatie met lage debieten, zoals bijvoorbeeld een kleine boot, bus of trein moet de cel doorgaans debieten tussen 5 en 50 I/h verwerken. De stroomsterkte in de cel bedraagt tussen 1 tot 9 ampère. De elektrische spanning in de cel ligt tussen 1 en 30 volt. De snelheid van coagulatie in de cel is evenredig met het elektrisch vermogen in de cel. Het gemiddelde verbruik van de elektrolytische cel is 1.5 kWh/m3. Het maximale verbruik van de elektrolytische cel is 5 kWh/m3. Deze waarden zijn wenselijk om het plaatsgebruik alsook en de operatie van de cel voor dergelijke debieten de optimaliseren.

Voor applicaties met een hoog debiet, zoals bijvoorbeeld een cruiseschip, heeft men nood aan een cel die debieten tussen 50 en 1000 I/h verwerken. De stroomsterkte in de cel bedraagt tussen 3 tot 250 ampère. De elektrische spanning in de cel ligt tussen 1 en 60 volt. De snelheid van coagulatie in de cel is evenredig met het elektrisch vermogen in de cel. Het gemiddelde verbruik van de elektrolytische cel is 1.5 kWh/m2. Het maximale verbruik van de elektrolytische cel is 5 kWh/m3. Het reinigend vermogen van de cel werd getest. Zware metalen werden nagenoeg volledig uit het afvalwater verwijderd. Ook veel organische verbindingen werden niet in het gereinigde water teruggevonden. Het chemisch zuurstofverbruik van het water (COD) nam aanzienlijk af.

Bij zout water werd het water slechts gedeeltelijk ontzout. Alkalimetaalionen werden nagenoeg niet verwijderd. Aardalkalimetaalionen werden gedeeltelijk verwijderd, doorgaans tussen 30 en 60%. Ionen van andere metalen, voornamelijk zware metalen, waaronder Ni, Co, Cu, Zn, Ag en Sn worden nagenoeg volledig verwijderd. Meer dan 95% van de ionen van deze metalen worden uit het afvalwater gehaald. Het reinigend vermogen is afhankelijk van het elektrisch vermogen dat op de cel inwerkt.

Indien de cel 1 niet continu gereinigd wordt, coaguleerden ook vlokken langs de buitenste, actieve elektrode 3. Daar vormen deze vlokken een film. Eens deze vervuilende laag langsheen het oppervlak ontstaat, groeit deze snel door coagulatie. Deze laag verontreinigingen langsheen de elektrode leiden tot een aanzienlijk hoger stroomgebruik voor eenzelfde reinigend vermogen van de cel 1. Aangezien de laag snel groeit, neemt dit stroomgebruik ook snel toe. Bij een sterk vervuilde actieve elektrode is een toename van het elektrisch vermogen niet voldoende om het reinigend vermogen van de cel te garanderen. De cel 1 wordt bedreven bij een constante stroomsterkte. Wanneer het voltage met meer dan 10% oploopt ten opzichte van de schone elektrische cel werd genoemde cel gereinigd.

Voorbeeld 2 Een titanium elektrolytische cel werd vervaardigd zoals beschreven in voorbeeld 1, maar met een titanium buitenste pijp en een stalen binnenste pijp. De titanium buitenste pijp is voorzien van een platina coating.

Rivierwater wordt door een membraan geleid. Dit membraan verwijderd colloïdale jzerdeeltjes. Aan het gefilterd rivierwater wordt hierna keukenzout (NaCl) toegevoegd. Het gefilterd rivierwater met verhoogd zoutgehalte wordt hierna door de titanium elektrolytische cel geleid. De stroomsterkte van de elektrolytische cel bedraagt 6A en het debiet doorheen deze cel 10L/u. Zwart water van een vacuumtoilet wordt, door middel van een shredder pomp in hetzelfde reservoir gepompt. Behandeld rivierwater wordt aan het reservoir toegevoegd tot de verhouding van behandeld rivierwater tot zwart water 4:1 bedraagt. De inhoud van het reservoir wordt middels een mixer gemengd en uniform door een ijzer elektrolytische cel zoals beschreven in voorbeeld 1 geleid. De stroomsterkte van de elektrolytische cel bedraagt 3 - 6A en het debiet doorheen deze cel 10L/u. Hierna worden de gecoaguleerde vlokken en het behandeld zwart water mechanisch gescheiden in een vlokkentoren.

Het chemisch zuurstofverbruik tussen het influent van de ijzer coagulatiecel en het effluent van de ijzer coagulatiecel nam af met 64%. Voorbeeld 3 De opstelling van voorbeeld 2 werd hergebruikt. Het effluent van de ijzer coagulatiecel werd echter een tweede maal doorheen de ijzer coagulatiecel geleid. Ook bij deze stap werd een relatieve reductie in het chemisch zuurstofverbruik van meer dan 65% waargenomen. Het behandeld water heeft een laag chemisch zuurstofverbruik en biochemisch zuurstofverbruik, ver onder de limieten voor lozen in oppervlaktewater. Voorbeeld 4 Eenzelfde elektrolytische cel 1 als in het eerste voorbeeld, waarbij de basis is vervangen door een jethoed 40 zoals getoond in figuur 4A. De jethoed 40 wordt in detail getoond op figuur 4B. Deze jethoed 40 heeft net zoals de basis in voorbeeld 1 twee radiale aansluitingen, één voor het aanvoeren van afvalwater 41 en een voor het legen van de tank 42. De jet hoed heeft echter een derde axiale aansluiting 43 op dezelfde as als de concentrische pijpen. De jet hoed is voorzien van vier radiale tussenschoten 44a, 44b, 44c, 44d, waardoor vier verschillende halfopen compartimenten 45a, 45b, 45c, 45d ontstaan.

Het eerste compartiment is verbonden met de influent toevoer 45a. Het derde compartiment 45c is verbonden met de kraan voor het legen van de tank. Het tweede 45b en vierde compartiment 45d is verbonden met de axiale aansluiting. De radiale tussenschoten 44a, 44b, 44c, 44d lopen niet door tot volledig onderaan de jet hoed

40. Volledig onderaan de jet hoed 40 zijn alle compartimenten verbonden met de axiale aansluiting 43. Hierdoor ontstaat een jet in elk van de vier compartimenten 45a, 45b, 45c, 45d. Verder wordt hierdoor het influent water dat de cel komt meegezogen, waardoor de versnelling en het debiet verhoogd wordt. De tussenschoten 44a, 44b, 44c, 44dlopen echter wel door langsheen de aansluiting voor het influent 41. Zo wordt een axiale golf gecreëerd en waterslag gedeeltelijk tegengegaan. Bij gebruik werden langs deze axiale aansluiting 43 een spoelvloeistof onder 1 bar druk door de cel 1 gestuwd. De spoelvloeistof bevat gezuiverd water. Dankzij de hoge druk wordt de spoelvloeistof door de cel gestuwd, hetgeen een jet die zich door de cel voortbeweegt creëert. Achter deze jet ontstaat een onderdruk, die het effluent meetrekt. Hierbij ontstaat enige turbulentie. Elke 30 min werd de cel gedurende 1 minuut gespoeld. Hierdoor werd de vorming van de vervuilende laag aanzienlijk tegengaan. Voorbeeld 5 Eenzelfde elektrolytische cel 1 als in het eerste voorbeeld, verder voorzien van een roteerbare borstel 30, wordt getoond in figuur 3A. De borstel wordt in detail getoond op figuur 3B. De borstel kan roteren rond de binnenste pijp 2, alsook axiaal langs deze pijp bewegen door middel van een bevestigingsring 31. De borstelharen 32 bestaan uit een kunststof zoals: polypropyleen of polyamide, en komen niet tegen het binnenoppervlak van de buitenste elektrode 3. De borstel 30 is gekanteld opgesteld, met een hoek van 45°. Het oppervlak van de buitenste elektrode 3 werd niet gereinigd door het brushen van een borstel 30 tegen dit oppervlak, aangezien de borstel 30 dit oppervlak niet raakt. De turbulentie en stroming, die de borstel 30 gevormd als een wiek veroorzaakt, zorgt voor een axiale stroming langs het binnenoppervlak van de buitenste elektrode

3. Deze stroming reduceert de coagulatie van de vlokken tegen dit oppervlak. De vlokken worden in hoofdzaak door de stroming meegenomen naar de scheidingstoren. Dankzij de hoek en het bestaan van ruimte tussen elke rij borstelharen 32 wordt slechts een gering deel van de vlokken door de borstel 30 meegenomen. Toch blijft een deel van de gecoaguleerde vlokken langsheen de borstel 30 hangen. Wanneer er teveel vlokken coaguleren aan de borstel 30, komen deze door de stroming los en worden deze met het water meegenomen. Voorbeeld 6 Eenzelfde elektrolytische cel 1 als in het eerste voorbeeld, waarbij de cel wordt gereinigd door middel van spoelen met warm water. Hiervoor wordt de cel 1 eerst geledigd, met behulp van de aflaat 8 dewelke lager ligt dan de inlaat voor afvalwater

6. Het afvalwater wordt opgevangen en later gerecycleerd naar de inlaat 6. De lege elektrolytische cel 1 wordt gespoeld met warm water. Aan het warm water kunnen verder detergenten, surfactanten, pH regulatoren, silica en andere stoffen voor een goede reiniging worden toegevoegd. In dit voorbeeld wordt water met citroenzuur en een kleine hoeveelheid detergent gebruikt. Een zure oplossing, zoals door het toevoegen van citroenzuur aan water, is bĳzonder voordelig om kalkafzetting aan de elektrodes tegen te gaan. Het gevolg is een goede reiniging dewelke de vervuilende film nagenoeg volledig verwijderd. De cel 1 wordt elke 2 uur gespoeld. Als kalk of afzetting langs de elektroden opstapelt kan deze eenvoudig gereinigd worden door de elektrolytische cel uit te schakelen en gedurende langere tijd, bijvoorbeeld 4u, zuur water te laten inwerken. Als het gedurende langere tijd de cel uitschakelen niet wenselijk of mogelijk is, kan men ook gebruik maken van een jethoed zoals beschreven in voorbeeld 7. Bij voorkeur wordt door de cel een jetgolf van zuur water gestuurd. Dergelijk reinigingsprogramma bekomt een goede reiniging op een kortere tijd, bijvoorbeeld 15 minuten tot 1 uur. Voorbeeld 7 Eenzelfde elektrolytische cel 1 als in het vierde voorbeeld, waarbij de jethoed wordt aangepast tot een roterende jethoed. Een roterende jethoed heeft een opbouw zoals de jethoed in voorbeeld 4, maar de tussenschoten zijn gedeeltelijk vervangen door een draaiend mondstuk nabij de as van de elektrolytische cel. Dit draaiend mondstuk produceert een jetgolf met reiningsvloeistof, waarmee een verassend goede reiniging van de electroden werd bekomen.

De jethoed laat toe enerzijds influent in de electrocoagulatie reactor toe te laten, en anderzijds onder druk een jet van reinigingsvloeistof te voorzien. Deze jet wordt op een druk van 2 tot 16 bar aan de aansluiting van de reinigingsvloeistof van het mondstuk van de jethoed voorzien. De reinigingsvloeistof kan water, afvalwater, warm water, organische solventen, detergenten en surfactanten omvatten afhankelijk van de toepassing. Bij voorkeur is de reinigingsvloeistof een oplossing van zuur in water.

De jethoed heeft net zoals de basis in voorbeeld 1 en 4 twee radiale aansluitingen, één voor het aanvoeren van afvalwater en een voor het legen van de tank. De jet hoed heeft ook een derde axiale aansluiting op dezelfde as als de concentrische pijpen. De jethoed is voorzien van een draaiend mondstuk voor het produceren van een jet. Dit mondstuk is aangebracht zodat de jet opwaarts van onderaan tot bovenaan doorheen de jet propageert.

Het mondstuk bestaat uit een behuizing, voorzien van een aansluiting voor de toevoerleiding van de reinigingsvloeistof en een uitlaat voor de reinigingsvloeistof en een mondstuklichaam waardoor de reinigingsvloeistof stroomt. De derde axiale aansluiting van de jethoed is verbonden met de ingang van het mondstuk zodat de reinigingsvloeistof hierdoor kan worden aangevoerd.

Het mondstuklichaam heeft een bolvormig uiteinde. Het mondstuklichaam is in de behuizing voorzien en wordt aan het bolvormige uiteinde gelagerd aan een pan- vormige lager die rondom de uitlaat van de behuizing is voorzien. Het mondstuklichaam is gemaakt om te roteren door de stroom van reinigingsvloeistof door de behuizing. De lengteas van het mondstuklichaam draait om een gegenereerde kegel. Het lager dat het mondstuklichaam ondersteunt is gevormd door een verdieping die is aangebracht in de binnenwand van het huis, concentrisch ten opzichte van de uitlaat van de behuizing.

Met behulp van deze verbeterde reinigingstechniek kon het debiet afvalwater dat door de coagulatiecel gereinigd wordt worden opgedreven tot 2-5 m3 afvalwater per uur. De cel bleef voldoende schoon om langdurig te gebruiken.

Voorbeeld 8 Een opstelling zoals afgebeeld op figuur 5A wordt gebruikt voor het reinigen van zwart water 50 afkomstig van een toilet 70 geschikt voor een plezierboot.

Het toilet 70 wordt, na gebruik, vacuum getrokken en het zwart water wordt eerst door een versnijpomp 71 versneden en doorgepompt naar een reservoir 72. In het reservoir 72 is behandeld verdunningswater 61 aanwezig.

Het verdunningswater is oppervlaktewater 60, dat middels een titanium elektro oxidatie cel 90 is behandeld.

De titanium elektro oxidatie cel is dezelfde cel met dezelfde procesparameters zoals beschreven in voorbeeld 2. Het behandeld verdunningswater bevat oxiderende stoffen, waardoor in het reservoir de kweek van bacteriën en andere organismen sterk tegengegaan wordt.

De verhouding van behandeld verdunningswater tot zwart water in het reservoir is 4:1 in volume.

Het verdund zwart water 52 wordt door ijzer elektrocoagulatie cel 80 geleid.

Het behandeld zwart water 53 kan onmiddellijk worden geloosd of optioneel worden nabehandeld.

De gecoaguleerde vlokken 54 worden afgescheiden middels een mechanische filter.

Voorbeeld 9 Een opstelling zoals afgebeeld op figuur 5B wordt gebruikt voor het reinigen van zwart water afkomstig van een toilet 70 geschikt voor een plezierboot.

De opstelling gelijkt sterk op de opstelling volgens voorbeeld 8. Echter, het toilet 70 wordt niet vacuum getrokken maar gespoeld met behandeld verdunningswater 61 in een verhouding van behandeld verdunningswater tot zwart water van 4:1. Het verdund zwart water wordt in zijn geheel door de versnijpomp versneden en naar het reservoir doorgepompt.

Dit verschil vereist méér debiet doorheen de versnijpomp, maar vertoont een lager BOD van het verdund zwart water 52 afkomstig uit reservoir 72. Het verdund zwart water ondergaat hierna dezelfde behandeling als bij voorbeeld 8. Voorbeeld 10 De opstelling van voorbeeld 8 wordt gewijzigd door het sluiten van de waterstroom.

Dit wordt bereikt door het gebruik van behandeld afvalwater 53 als (onbehandeld) verdunningswater 60.

Voorbeeld 11 De opstelling volgens voorbeeld 9 wordt verder gewijzigd, door het sluiten van de waterstroom én het voorzien van een nabehandeling met de titanium oxidatie cel 90. Hiertoe wordt behandeld zwart water 53 als verdunningswater 60 gebruikt en doorheen de titanium oxidatie cel 90 geleid.

Dit nabehandeld zwart water of behandeld verdunningswater 61 kan dan in een reservoir worden opgeslagen zonder geurhinder.

Bij het doorspoelen van het toilet kan dit nabehandeld zwart water of behandeld verdunningswater als transparant en geurloos spoelwater worden gebruikt.

Verder is voor deze nabehandeling géén additionele titanium elektrolytische cel noodzakelijk.

Claims

CONCLUSIES

1. Methode voor het behandelen van zwart water, omvattende de stappen van: a. het verzamelen van zwart water; b. het voorzien van verdunningswater; c. het activeren van voorgenoemd verdunningswater in een elektrolytische cel met een titanium elektrode, bij voorkeur een titanium elektro oxidatie cel, bekomende behandeld verdunningswater; d. het mengen van behandeld verdunningswater en genoemd zwart water, bekomende verdund zwart water; en e. het behandelen van voorgenoemd verdund zwart water in een elektrocoagulatie cel, bij voorkeur met ijzer of aluminium elektrode, zodoende dat behandeld zwart water bekomen wordt.

2. Methode voor het behandelen van zwart water volgens conclusie 1, waarbij het verdunningswater regenwater of oppervlaktewater is, bij voorkeur oppervlaktewater.

3. Methode voor het behandelen van zwart water volgens conclusie 1 of 2, waarbij het verdunningswater een geleidbaarheid heeft van minstens 0.5 mS/cm, bij voorkeur heeft het verdunningswater een geleidbaarheid van minstens 0.7 mS/cm.

4, Methode voor het behandelen van zwart water volgens één van de conclusies 1-3, waarbij de verhouding van behandeld verdunningswater tot zwart water minstens 2:1 bedraagt, bij voorkeur minstens 3:1.

5. Methode voor het behandelen van zwart water volgens één van de conclusies 1-4, waarbij een chloridezout, bij voorkeur natriumchloride, aan het verdunningswater wordt toegevoegd.

6. Methode voor het behandelen van zwart water volgens één van de conclusies 1-5, waarbij de methode verdere stap omvat : f. het nabehandelen van het behandeld zwart water.

7. Methode voor het behandelen van zwart water volgens conclusie 6, waarbij de nabehandeling een UV behandeling omvat.

8. Methode voor het behandelen van zwart water volgens conclusie 6 of 7, waarbij de nabehandeling een filtratiestap omvat, bij voorkeur een nanofiltratie.

9, Methode voor het behandelen van zwart water volgens één van de conclusies 6-8, waarbij de nabehandeling een behandeling met de titanium elektro oxidatie cel omvat.

10. Methode voor het behandelen van zwart water volgens één van voorgaande conclusies 1-9, waarbij de titanium elektrolytische cel gebruikt wordt met een stroomdensiteit van ten minste 4 A/m2, bij voorkeur ten minste 40 A/m2.

11. Methode voor het behandelen van zwart water volgens één van voorgaande conclusies 1-10, waarbij de ijzer of aluminium elektrocoagulatie cel gebruikt wordt met een stroomdensiteit van ten minste 4 A/m2, bij voorkeur ten minste 40 A/m2.

12. Methode voor het behandelen van zwart water volgens één van voorgaande conclusies 1-11, waarbij het zwart water een chemisch zuurstofverbruik (COD) van minstens 3000 mg/L heeft, bij voorkeur een COD van minstens 6000 mg/L.

13. Methode voor het behandelen van zwart water volgens één van voorgaande conclusies 1-12, waarbij zowel zwart als grijs water behandeld wordt.

14. Methode voor het behandelen van zwart water volgens één van voorgaande conclusies 1-13, waarbij het zwart water afkomstig is van een boot, trein of vliegtuig, camper, trailer, bus of duikboot.

15. Methode voor het behandelen van zwart water volgens één van voorgaande conclusies 1-14, waarbij het behandeld zwart water een chemisch zuurstofverbruik (COD) van maximaal 500 mg/L heeft, bij voorkeur heeft het behandeld zwart water een COD van maximaal 125 mg / L.