CH631951A5

CH631951A5 - Vorrichtung zur aufbereitung von verunreinigtem wasser und verfahren zum betrieb einer derartigen vorrichtung.

Info

Publication number: CH631951A5
Application number: CH891378A
Authority: CH
Inventors: Gernot Jacob; Luciano Pelloni
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1978-08-23
Filing date: 1978-08-23
Publication date: 1982-09-15
Also published as: DE2838502A1; NL7906328A; GB2028298B; BE878346A; US4278522A; GB2028298A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufbereitung von verunreinigtem Wasser mittels Elektroflotation, wobei die Kathodenelektroden über den Anodenelektroden angeordnet sind. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Vorrichtung.

Vorrichtungen zur Aufbereitung von verunreinigtem Wasser mittels Elektroflotation sind beispielsweise aus der NO-PS 92 995 bekannt. Bei diesen bekannten Vorrichtungen sind die Anoden- und Kathodenelektroden am Boden der Flotationszelle angeordnet. Die bei der Elektrolyse des Wassers entstehenden Gasblasen— hauptsächlich Wasserstoff — hängen sich an die im Wasser befindlichen Schwebestoffe, machen diese spezifisch leichter als Wasser und tragen sie an die Oberfläche. Dort wird der Schwimmschlamm abgeschöpft.

Bei diesen bekannten Vorrichtungen müssen die Elektroden, insbesondere die Kathodenelektroden etwa alle 2 Wochen gereinigt werden. Denn da Abwasser fast immer kalkhaltig sind, kommt es zu starken Kalkablagerungen an den Kathodenelektroden. Dadurch nimmt der Energieverbrauch ständig zu. Die Spannung muss fortlaufend erhöht werden, um einen konstanten Strom zu gewährleisten. Zur Reinigung müssen dann bei den bekannten Flotationszellen diese Zellen geleert und die Elektroden herausgenommen werden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei der sich die Elektroden selbst reinigen, d.h. bei der zur Reinigung der Kathodenelektroden die Flotationszelle nicht entleert werden muss und bei der auch die Elektroden nicht herausgenommen zu werden brauchen. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Vorrichtung anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale der kennzeichnenden Teile der Ansprüche 1 und 5 gelöst. Weitere zweckmässige Ausgestaltungen der Erfindungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 4 und 6 umschrieben.

Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und im Zusammenhang mit Zeichnungen erläutert:

Es zeigen:

Fig. 1 schematisch die Seitenansicht mehrerer Anoden-und Kathodenelektroden mit den entsprechenden elektrischen Verbindungen; und

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine gitterförmige Anordnung mehrerer stabförmiger Kathodenelektroden.

In Fig. 1 ist schematisch die Anordnung von Anoden- und Kathodenelektroden einer Flotationszelle wiedergegeben. Jeder Anodenelektrode 1 sind zwei Kathodenelektroden 2,2' zugeordnet. Der mittlere Abstand D zwischen den Anoden-und den Kathodenelektroden beträgt beispielsweise 10 mm. Es ist aber zu beachten, dass mit zunehmendem Abstand D auch diezwischen den Anoden- und Kathodenelektroden liegende Spannung zunehmen muss, um die für die Elektrolyse erforderliche Stromdichte (üblicherweise 1-1,5 A/dm2) aufrechtzuerhalten.

Eine für den Elektrolysevorgang vorteilhafte Feldverteilung erhält man, wenn die Elektrodenstäbe 1, 2, 2' eine zylinderförmige Gestalt besitzen. Der Durchmessen der Elektroden ist vorteilhafterweise so zu wählen, dass die Oberfläche der Anodenelektroden mindestens gleich, vorzugsweise aber doppelt so gross ist, wie die Oberfläche der Kathodenelektroden. Besonders gut haben sich Anodenelektroden mit einem Durchmesser von etwa 8 bis 10 mm und einem gegenseitigen Abstand von ebenfalls etwa 5 bis 10 mm sowie Kathodenelektroden mit einem Durchmesser von etwa 3 bis 4 mm bewährt.

Als Anodenmaterial ist besonders Titan geeignet, das mit einer Bleidioxidschicht überzogen wird. Derartige Elektroden besitzen den Vorteil, dass sie sich bei der Elektrolyse nicht selbst auflösen.

Jede zweite Kathodenelektrode 2 bzw. 2' ist mit einer gemeinsamen Stromschiene 3 bzw. 3' verbunden (vgl. auch Fig. 2). Erfindungsgemäss liegt jeweils nur an einer der beiden Stromschienen ein negatives Potential. Während die jeweils andere Stromschiene entweder auf Null-Potential liegt oder ein schwaches positives Potential aufweist. Nach einem gewissen Zeitabschnitt werden dann die Potentiale an den beiden Stromschienen mittels einer Schaltvorrichtung 4 vertauscht. Die Umschaltung der Kathodenpotentiale kann entweder in festen Intervallen mit Hilfe eines Zeitschalters erfolgen oder es können beispielsweise stromstabilisierte Anlagen verwendet werden, bei denen die Umschaltung dadurch eingeleitet wird, dass bei einem vorgegebenen Spannungsanstieg (und damit einer bestimmten Verunreinigung der Kathodenelektrode) ein Signal Ust automatisch das Umschaltrelais 5 steuert (auf ähnliche Weise kann bei spannungsstabilisierten Anlagen auch der sich ergebende Stromabfall die Umschaltung auslösen).

Die verschmutzten Elektroden, die nicht mit der Spannungsquelle verbunden sind, werden nun dadurch gereinigt, dass die Ablagerungen durch im Wasser gelöste Kohlensäure als Hydrogencarbonate in Lösung gehen ({CaC03} + H2C03 —Ca++ + 2 HCO~3). Die Kohlensäure ist praktisch immer im Wasser vorhanden oder sie entsteht während des Elektrolysevorganges an der Anode durch Zersetzung von Hydro-gencarbonat. Im Anodenbereich entstehende Protonen haben bei nicht zu grossem Abstand zum stillgelegten Kathodenteil ebenfalls auflösende Wirkung auf den Niederschlag ({CaC03} + 2H+-h>- Ca++ + H20 + C02).

Bei einer Flotationszelle mit 17 1 aktivem Zelleninhalt und

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

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die ein Kathodengitter gemäss Fig. 2 verwendete, ergaben sich für Wasser mit einer Gesamthärte von 22d und einer Carbonathärte von 18d bei einem Wasserdurchsatz von 60 1/h am Auslauf eine auf 17d herabgesetzte Carbonathärte. Erhebliche Mengen Calciumcarbonat blätterten von den jeweils 5 potentialfreien Kathodenstäben ab und fielen zu Boden. Die Ablösung des Calciumcarbonats verlief bei Stromdurchgang durch die jeweils andere Kathodenelektrode wesentlich schneller als nur in fliessendem Wasser (ohne Elektrolyse) allein. Bei einer Stromdichte von 1,2 A/dm2 und 21,5 V sank der Strom bei konstanter Spannung während eines Zeitraumes von etwa 120 Stunden nicht. Die Umschaltung der Potentiale erfolgte alle 30 Minuten. Wurde hingegen die Anlage in bekannter Weise betrieben (an allen Kathodenstäben 2, 2' lag das gleiche negative Potential), so sank der Strom von anfänglich 10 A auf 6 A bereits nach 24 Stunden.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Vorrichtung zur Aufbereitung von verunreinigtem Wasser mittels Elektroflotation, wobei die Kathodenelektroden über den Anodenelektroden angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Anodenelektrode (1) zwei Kathodenelektroden (2, 2') zugeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anoden- und Kathodenelektroden (1; 2, 2') zylinderförmig ausgebildet sind, dass sowohl die Anoden- als auch die Kathodenelektroden jeweils ein gitterförmiges Raster bilden, und dass jede zweite Kathodenelektrode (2, 2') mit einer gemeinsamen Stromschiene (3,3') verbunden ist.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anodenelektroden (1) aus Titan oder rostfreiem Stahl bestehen und mit einem Überzug von Bleidioxid versehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Anodenelektroden (1) mindestens gleich, vorzugsweise aber doppelt so gross ist wie die Oberfläche der Kathodenelektroden (2, 2').

5. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils nur an eine der beiden Kathodenelektroden (2, 2') ein negatives Potential gelegt wird und die jeweils andere Kathodenelektrodesich auf Null-Potential befindet, und das nach Zeitabschnitten die Potentiale an den Kathodenelektroden (2, 2') vertauscht werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltung der Kathodenpotentiale entweder mittels eines Zeitschalters in fest vorgegebenen Zeitabständen vorgenommen wird, oder dass eine stromstabilisierte Anlage verwendet wird, bei der ein vorgegebener Spannungsanstieg ein Umschaltsignal auslöst, oder dass eine spannungsstabili-sierte Anlage verwendet wird, bei der ein vorgegebener Stromabfall ein Umschaltsignal auslöst.