DE102013010217A1 - Verfahren und Vorrichtung zur elektrochemischen Oxidation von sulfidhaltigen Abwässern - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur elektrochemischen Oxidation von sulfidhaltigen Abwässern Download PDF

Info

Publication number
DE102013010217A1
DE102013010217A1 DE102013010217.0A DE102013010217A DE102013010217A1 DE 102013010217 A1 DE102013010217 A1 DE 102013010217A1 DE 102013010217 A DE102013010217 A DE 102013010217A DE 102013010217 A1 DE102013010217 A1 DE 102013010217A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrolysis
sulfide
sulfur
electrolyte
process according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102013010217.0A
Other languages
English (en)
Inventor
wird später genannt werden Erfinder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EILENBURGER ELEKTROLYSE- und UMWELTTECHNIK GmbH
Eilenburger Elecktrolyse- und Umwelttechnik GmbH
Original Assignee
EILENBURGER ELEKTROLYSE- und UMWELTTECHNIK GmbH
Eilenburger Elecktrolyse- und Umwelttechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EILENBURGER ELEKTROLYSE- und UMWELTTECHNIK GmbH, Eilenburger Elecktrolyse- und Umwelttechnik GmbH filed Critical EILENBURGER ELEKTROLYSE- und UMWELTTECHNIK GmbH
Priority to DE102013010217.0A priority Critical patent/DE102013010217A1/de
Publication of DE102013010217A1 publication Critical patent/DE102013010217A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/467Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction
    • C02F1/4672Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electrooxydation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/091Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds
    • C25B11/093Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds at least one noble metal or noble metal oxide and at least one non-noble metal oxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5236Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
    • C02F1/5245Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents using basic salts, e.g. of aluminium and iron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/66Treatment of water, waste water, or sewage by neutralisation; pH adjustment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/46109Electrodes
    • C02F2001/46133Electrodes characterised by the material
    • C02F2001/46138Electrodes comprising a substrate and a coating
    • C02F2001/46142Catalytic coating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/10Inorganic compounds
    • C02F2101/101Sulfur compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/22Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from the processing of animals, e.g. poultry, fish, or parts thereof
    • C02F2103/24Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from the processing of animals, e.g. poultry, fish, or parts thereof from tanneries
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/26Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from the processing of plants or parts thereof
    • C02F2103/28Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from the processing of plants or parts thereof from the paper or cellulose industry
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/34Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32
    • C02F2103/36Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32 from the manufacture of organic compounds
    • C02F2103/365Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32 from the manufacture of organic compounds from petrochemical industry (e.g. refineries)

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

Die Erfindung verfolgt das Ziel, die Sulfide in Elektrolysezellen anodisch zu Schwefelsauerstoffverbindungen zu oxidieren, wobei aber mindestens ein Teil der Sulfide als elementarer Schwefel abgeschieden und ausgeschleust werden soll. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Elektrolyse in ungeteilten vorzugsweise Platten-Elektrolysezellen mit Anoden aus mit Edelmetallmischoxiden beschichtetem Titan bei anodischen Stromdichten zwischen 0,05 und 0,20 A/cm2 durchgeführt wird, wobei sich der feinteilig anfallende elementare Schwefel bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,1 bis 0,3 m/s in den Elektrodenzwischenräumen leicht von der Anode ablöst und mittels eines in den Elektrolytkreislauf integrierten Klärers (Schräg- oder Lamellenklärer) bei deutlich verringerter Strömungsgeschwindigkeit abgeschieden werden kann. Nach der Elektrolyse kann auch eine Fällung mit Eisen-III-Chlorid und eine abschließende Neutralisation mit Kalkmilch vorteilhaft sein, wodurch Restgehalte an Sulfid und gelöstem Polysulfid sicher entfernt werden können. Die Erfindung ermöglicht eine effiziente Aufarbeitung von sulfidhaltigen Abwässern aus Raffinerien und aus der Zellstoffindustrie. Da für die Umwandlung von Sulfid zum Schwefel nur 2 F/Mol erforderlich sind, während für die Oxidation bis zum Sulfat sogar 8 F/Mol benötigt werden, führt die Erfindung sowohl zur Einsparung von Elektrolysestrom, als auch zu einem geringeren Gehalt an höheroxidierten Schwefelsauerstoffverbindungen im elektrochemisch behandelten Abwasser.

Description

  • Bei einer Reihe von Verfahren zur Raffination von Erdöl oder Altölen entstehen Abwässer, die u. a. Sulfide enthalten. Aber auch bei Abwässern, die bei der Papier- und Zellstoffherstellung sowie der Lederbearbeitung anfallen, sind teilweise große Mengen an Sulfiden enthalten.
  • Die Erfindung verfolgt das Ziel, die Sulfide in Elektrolysezellen anodisch zu Schwefelsauerstoffverbindungen zu oxidieren, wobei aber mindestens ein Teil der Sulfide als elementarer Schwefel abgeschieden und ausgeschleust werden kann. Da für die Umwandlung eines Mols Sulfid zum Schwefel nur 2 Faraday erforderlich sind, während für die Oxidation zum Sulfit 6 und zum Sulfat sogar 8 Faraday benötigt werden, führt das nicht nur zur Einsparung von Elektrolysestrom, sondern auch zu einem geringeren Gehalt an höheroxidierten Schwefelsauerstoffverbindungen im elektrolytisch behandelten Abwasser.
  • Der Stand der Technik bei der Behandlung von sulfidhaltigen Abwässern ist insbesondere gekennzeichnet durch oxidative chemische Verfahren zur Umwandlung in Schwefelsauerstoffverbindungen wie Thiosulfat, Sulfit und Sulfat. Als Oxidationsmittel dient entweder ein Überschuss von Luftsauerstoff, teilweise unter Druck und bei höherer Temperatur ( DE 2334 994 ) sowie mit Beteiligung von Katalysatoren ( US 3576738 ), oder es wird technisch reiner Sauerstoff mit eisenhaltigen Katalysatoren eingesetzt ( DE 2534 892 ). Dabei kann der Sauerstoff auch durch Elektrolyse direkt im oder vor dem Reaktor gebildet werden ( EP 0535 320 ). Auch die Verwendung von Oxidationsmitteln wie Wasserstoffperoxid ( DE 3125 452 ), Ozon ( DE 2335 520 ), oder Peroxodisulfat ( DE 2336 996 ) wurde vorgeschlagen. Es sind auch Kombinationsverfahren bekannt, bei denen die Hauptmenge des Sulfids mit Sauerstoff oder Wasserstoffperoxid oxidiert wird, während die schwerer abbaubare Restmenge des Sulfids bis unter den Grenzwert von 2 mg/l durch Oxidation mit Kaliumpermanganat entfernt wird ( DE 3811789 ). Auch Oxidation sulfidhaltiger Abwässer mit geregelter Zufuhr von katalytisch wirkenden Ni-II-, Co-II- oder Mn-II-salzlösungen bei Luftoxidation wurde vorgeschlagen ( DD 287 240 ). Beim MEROX-Verfahren dienen auf Aktivkohle aufgebrachte Metallphthalocyanine als Katalysatoren ( EP 623 554A1 ).
  • Die vorliegende Erfindung verfolgt das Ziel, das Sulfid in Abwässern, insbesondere in Raffinerieabwässern, mittels anodischer Oxidation in elementaren Schwefel und höher oxidierte Schwefelsauerstoffverbindungen wie Sulfit und Sulfat umzuwandeln, wobei zumindest ein Teil des Sulfids als elementarer Schwefel abgeschieden und ausgeschleust werden soll. Dadurch kann der spezifische Elektroenergieverbrauch minimiert werden und der Gehalt an Schwefelsauerstoffverbindungen im behandelten Abwasser wird verringert.
  • Erfindungsgemäß wird die Elektrolyse in ungeteilten Elektrolysezellen mit Anoden aus mit Edelmetallmischoxiden beschichtetem Titan bei anodischen Stromdichten zwischen 0,05 und 0,20 A/cm2 durchgeführt. Es wurde gefunden, dass es mit Edelmetallmischoxiden beschichteten Anoden, vorzugsweise mit Ir/Ta-Mischoxid beschichteten Titananoden gelingt, zumindest einen Teil des Sulfids zum elementaren Schwefel zu oxidieren und an der Anode abzuscheiden. Um einen möglichst hohen Anteil von maximal ca. 35% des Sulfids in Form von Schwefel abzuscheiden und größere Anteile von höheroxidierten Schwefelverbindungen zu vermeiden, ist bei der anodischen Sauerstoffabscheidung eine möglichst niedrige Überspannung einzuhalten. Dazu ist es erforderlich, die anodische Oxidation mit relativ geringer Stromdichte durchzuführen. Dabei ist eine aus wirtschaftlicher Sicht optimale Stromdichte anzustreben, bei der einerseits ein mit zunehmender Stromdichte höherer Gehalt an höheroxidierten Schwefelverbindungen minimiert wird und bei der andererseits der bei zu niedrigen Stromdichten erforderliche hohe Elektrodenflächenbedarf begrenzt wird. Es wurde gefunden, dass bei Stromdichten zwischen 0,05 und 0,2 A/cm2 die in diesem Sinne optimalen Ergebnisse erreicht werden. Dabei werden die höheren Stromdichten von 0,1 bis 0,2 A/cm2 bevorzugt bei hohen Sulfidkonzentrationen von ≥ 3 g/l, die niedrigeren von 0,05 bis 0,1 A/cm2 bevorzugt bei geringen Sulfidkonzentrationen ≤ 1 g/l eingesetzt. Es hat sich auch als vorteilhaft erwiesen, die Elektrolyse bei hohen Sulfidkonzentrationen mit höherer Stromdichte zu beginnen und nach Erreichen einer geringeren Konzentration an Sulfid die Elektrolyse bei niedrigeren Stromdichten weiterzuführen und abzuschließen.
  • Um den anodisch abgeschiedenen Schwefel möglichst von der Anode abzulösen und mit dem Elektrolytstrom mitzuführen, müssen die Elektrodenzwischenräume mit einer bevorzugten Geschwindigkeit von 0,1 bis 0,3 m/s durchströmt werden. Es wurde gefunden, dass sich damit eine Ablagerung von Schwefel an der Anodenoberfläche zwar nicht völlig vermeiden lässt, dass sich aber ein stationärer Zustand mit einem geringen Schwefelbelag einstellt, bei dem die Funktion der Anode noch voll erhalten bleibt. Es ist außerdem von Vorteil, dass sich bei dieser Strömungsgeschwindigkeit die kathodisch und anodisch gebildeten Gasblasen schnell austragen lassen bei minimalem Einfluss des verbleibenden geringen Gasphasenanteils auf den Ohmschen Wiederstand und damit auf die Zellspannung.
  • Dagegen haben Versuche zur Verwendung von durch Kationenaustauschermembranen geteilten Elektrolysezellen ergeben, dass die Membranen durch die Ablagerung von Schwefel schon nach kurzer Betriebsdauer stark verkrusten und infolge der dadurch schnell ansteigenden Zellspannungen erneuert werden müssen. Es war überraschend, dass bei der Elektrolyse mit ungeteilten Elektrolysezellen annähernd die gleichen Stromausbeuten für die Schwefelabscheidung erreicht wurden wie mit geteilten Elektrolysezellen, aber mit deutlich geringeren Zellspannungen und damit auch mit niedrigerem spezifischen Elektroenergieverbrauch.
  • Zur Abscheidung des Schwefels ist es vorteilhaft, in den Elektrolytkreislauf bei deutlich verringerter Strömungsgeschwindigkeit einen Abscheidebehälter bzw. einen Klärer (Schräg- oder Lamellenklärer) in den Elektrolytkreislauf einzuschalten.
  • Da der Schwefel oft sehr feinkörnig und schlecht filtrierbar abgeschieden wird, ist es nach einem weiteren Merkmal der Erfindung meist von Vorteil, nach der Elektrolyse eine Fällung mit Eisen-III-Chloridlösung vorzusehen. Dadurch und durch die anschließende Neutralisation mit Kalkmilch wird nicht nur der Schwefel in eine besser filtrierbare Form umgewandelt, sondern darüber hinaus wird auch eine während der Elektrolyse sich bildende geringe Menge eines gelöst vorliegenden Polysulfids zu Eisensulfid umgesetzt und aus der Lösung entfernt. Durch Einsatz eines Flockungsmittels kann die Filtrierbarkeit der schwefelhaltigen Fällung weiter verbessert werden. Nach völliger Entfernung der sulfidischen Bestandteile aus dem Abwasser kann dieses einer abschließenden biologischen Reinigung zugeführt werden.
  • Wenn eine solche Fällung mit Eisen-III-Chloridlösung nach der Elektrolyse ohnehin vorgesehen ist, kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Elektrolyse auch nach Erreichen einer Sulfidkonzentration im Bereich von ≤ 1 g/l abgebrochen werden und das Restsulfid als Eisen-III-Sulfid ausgefällt werden. Das hat den Vorteil, dass man die gesamte Elektrolyse bei höherer Stromdichte bis zur Oxidation von 80–90% des Sulfids durchführen kann, wodurch der für die Elektrolyse ungünstigere Bereich zur Oxidation des Restsulfids bei niedrigerer Stromdichte und geringerer Ausbeute vermieden werden kann. Das auf diese Weise durch Elektrolyse und nachfolgende Fällung vom Sulfid (einschließlich Polysulfid) vollständig befreite und neutralisierte Abwasser kann, wenn erforderlich, direkt in eine biologische Abwasserreinigung eingeleitet werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich bevorzugt in Elektrolysezellen durchführen, in denen mehrere Anodenplatten mit beidseitiger Mischoxidbeschichtung abwechselnd mit Kathodenplatten aus Edelstahl in einem gemeinsamen Elektrolysebehälter angeordnet sind, und die Elektrodenzwischenräume mittels Umlaufpumpe mit einer Geschwindigkeit von 0,1 bis 0,3 m/s durchströmt werden, wobei die Anoden beidseitig elektrochemisch wirksam sind.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können mehrere Elektrolysezellen mit Elektrolyt-Umlaufsystemen elektrisch parallel oder in Reihe geschaltet werden und nacheinander vom Elektrolyten im Sinne einer Reaktorkaskade durchströmt werden.
  • Anhand der 1 und 2 soll das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert werden. Die 1 zeigt das Verfahrensschema für eine technische Elektrolyseanlage zum Sulfidabbau, die diskontinuierlich (Batch) betrieben wird. Die Elektrolysezelle 1 und der Umlauf/Absetzbehälter 2 werden mit dem sulfidhaltigen Abwasser gefüllt. Mittels der Umlaufpumpe 3 wird das Abwasser über die Elektrolysezelle im Kreislauf gefördert. In der Elektrolysezelle sind abwechselnd die Kathodenplatten 4 und die mischoxidbeschichteten Titan-Anodenplatten 5 angeordnet. Der Elektrolysestrom wird auf die Anfangs-Stromdichte, z. B. auf 0,15 A/cm2 bei einem Sulfidgehalt von ca. 6 g/l eingestellt. Mit abnehmendem Sulfidgehalt kann die Stromdichte schrittweise bis auf ca. 0,05 A/cm2 abgesenkt werden. Nach Beendigung der Elektrolyse wird mittels der Hochdruck-Schlammpumpe 6 das Abwasser zusammen mit den Schwefelschlamm-Anteilen der Filterpresse 7 zugeführt. Mit der Umlaufpumpe 3 wird der Inhalt der Elektrolysezelle in den Behälter 2 überführt und ebenfalls durch die Filterpresse gefördert. Das vom Sulfid weitgehend befreite Filtrat tritt bei 8 aus der Filterpresse aus. Der Schwefel-Schlamm wird bei 9 der Filterpresse entnommen. Danach kann die Elektrolyseanlage für den nächsten Zyklus wieder mit dem sulfidhaltigen Abwasser gefüllt werden.
  • 2 zeigt das Verfahrensfließbild für die technische Anlage zur elektrochemischen Oxidation des sulfidhaltigen Raffinerieabwassers mit anschließender Fällung des Restsulfids mit Eisen-III-Chlorid und nachfolgender Schlammabtrennung. Vom Vorratsgefäß 1 des Abwassers wird der erforderliche Volumenstrom mittels der Dosierpumpe 2 der ungeteilten Elektrolysezelle 3 zugeführt. Diese besteht aus dem Elektrolysebehälter mit darin abwechselnd angeordneten Plattenkathoden aus Edelstahl und den beidseitig mit Ir/Ta-Mischoxid beschichteten Platten-Anoden aus Titan. Mittels der Umlaufpumpe 4 wird der Elektrolyt durch die Elektrodenzwischenräume zurück in den Elektrolytumlaufbehälter 5 im Kreislauf gefördert. Die Elektrolysegase treten durch den Tropfenabscheider 6 aus und werden mittels des Ventilators 7 mit einem zur Wasserstoffverdünnung unter die untere Explosionsgrenze erforderlichen Luftstrom in die Umgebung abgeleitet.
  • Der Überlauf des elektrochemisch behandelten Abwassers mit dem feinteiligen Schwefel und einem Restgehalt von Sulfid bzw. Polysulfid gelangt in den Rührbehälter 11 und wird aus den Behältern 8 und 9 mit dem Fällungsmittel Eisen-III-Chlorid und einem Flockungsmittel versetzt. Im Rührbehälter 12 erfolgt die Neutralisation mit Kalkmilch aus dem Behälter 10 mit kontrollierter pH-Einstellung. Mittels der Förderpumpe 13 wird der gebildete Dünnschlamm in den Klärer 14 (Schräg- oder Lamellenklärer) geleitet. Der abgetrennte Schlamm wird mittels der Hochdruck-Schlammpumpe 15 durch die Filterpresse 16 gefördert. Das behandelte und vom Feststoff getrennte Abwasser aus der Filterpresse gelangt zusammen mit dem Überlauf vom Klärer in die Vorlage 17 und kann von dort erforderlichenfalls zur biologischen Reinigung weitergeleitet werden.
  • Die folgenden Ausführungsbeispiele sollen die Erfindung näher erläutern.
  • Beispiel 1:
  • In einer kleintechnischen Elektrolyseanlage, die entsprechend der 1 aufgebaut war, wurde die anodische Oxidation in einem diskontinuierlichem Prozess betrieben. Die eingesetzte Elektrolysezelle enthielt 5 Anodenplatten aus Titan von der Fläche von 100 × 20 mm (H × B), die abwechselnd mit 6 Kathodenplatten gleicher Größe im Elektrolysebehälter angeordnet waren. Die Titananoden waren beidseitig mit Ir/Ta-Mischoxid beschichtet, so dass sie beidseitig elektrochemisch wirksam wurden. Es ergab sich eine wirksame Anodenfläche von 5 × 40 cm2 = 200 cm2. Die Kathoden bestanden aus Edelstahl und waren im Abstand von 3 mm von den Anoden positioniert. Die aus Elektrolysezelle und Umlaufsystem bestehende Anlage wurde mit 2 l eines Raffinerieabwassers gefüllt, welches etwa 6 g/l Sulfid enthielt. Mittels der Elektrolytumlaufpumpe wurden ca. 500 l/h des Abwassers zwischen der Elektrolysezelle und dem Umlauf/Absetzbehälter im Kreislauf gefördert. Bei einem sich ergebenden durchströmten Querschnitt der insgesamt 10 Elektrodenzwischenräume ergab sich eine Strömungsgeschwindigkeit von etwas über 0,2 m/s.
  • In einem ersten Versuch wurde die Elektrolyse mit einer Stromstärke von 30 A (i = 0,15 A/cm2) betrieben, aller 15 min wurde eine Probe entnommen und der Sulfidgehalt bestimmt. Nach einer Elektrolysedauer von 1,5 h war sämtliches Sulfid abgebaut, also 2 l × 6 g/l = 12 g. Die mittlere Zellspannung über die Elektrolysedauer lag bei 4,5 V, so dass sich ein Gleichstromverbrauch von 1,5 h × 30 A × 4,5 V = 202,5 Wh ergibt. Der spez. Gleichstromverbrauch beträgt 16,9 kWh/kg.
  • In einem zweiten Versuch wurde die Elektrolyse unter sonst gleichen Bedingungen nur über 60 min mit der Stromstärke von 30 A betrieben. Danach wurde die Stromdichte auf 15 A reduziert (i = 0,075 A/cm2), die Zellspannung verringerte sich auf 3,8 V. Nach weiteren ca. 45 min bei dieser Stromdichte war das Sulfid vollständig abgebaut. Der Gleichstromverbrauch ergab sich zu (1 h × 30 A × 4,5 V) + (0,75 h × 15 A × 3,8 V) = 177,8 Wh. Der spezifische Elektroenergieverbrauch verringerte sich von 16,9 auf 14,8 kWh (87,6%). Bei beiden Versuchen wurden etwa 25 +/– 3% des Schwefels aus dem Sulfid in Form von Schwefel abgeschieden und als Schwefelschlamm im Filter rückgewonnen.
  • Beispiel 2:
  • Eine Technikums-Elektrolyseanlage mit nachgeschalteter Eisen-III-Chloridfällung des Restsulfids war in Anlehnung an die 2 aufgebaut. Lediglich die Abtrennung des gebildeten Schwefels und des ausgefällten Eisen-III-Sulfids wurde in Anbetracht des relativ geringen Durchsatzes vereinfacht wie im Beispiel 1 ausgeführt.
  • Die Technikums-Elektrolysezelle enthielt 4 beidseitig mit Ir/Ta-Mischoxid beschichtete Anodenplatten aus Titan und 5 Kathodenplatten aus Edelstahl, die im Abstand von ca. 3 mm angeordnet waren. Die Elektroden hatten die Abmessungen 40 × 20 cm (H × B), das entspricht bei beidseitiger Wirksamkeit einer Elektrodenfläche von 800 cm2, insgesamt von 3.200 cm2 für die vier Anoden. Mit einer eingestellten Gesamtstromstärke von 1.000 A ergab sich eine Stromdichte von 0,156 A/cm2. Es wurden in den Elektrolytumlauf 50 l/h des wieder ca. 6 g/l Sulfid enthaltenden Abwassers kontinuierlich eingespeist, einem spezifischen Stromeintrag von 20 Ah/l entsprechend. Am Austritt aus dem Elektrolytumlaufbehälter wurde ein Restsulfidgehalt von 0,6 g/l bestimmt, das heißt, ca. 10% des Na-Sulfids blieb unumgesetzt und musste zusammen mit dem gelöst vorliegenden Polysulfid durch die nachfolgende Fällung mit Eisen-III-Chlorid entfernt werden. Für die Elektrolysestufe ergab sich mit der Zellspannung von ca. 4,5 V ein spezifischer Gleichstromverbrauch von 20 × 50 × 4,5/50 × 5,4 = 16,7 kWh/kg. Aus der Schwefelbilanz wurde ein Anteil gebildeter elementarer Schwefel von ca. 26% berechnet.
  • Für die nachgeschaltete Fällung mit 10%iger Eisen-III-Chloridlösung wurde ein 20%iger Überschuss zum stöchiometrischen Verbrauch eingesetzt, das waren ca. 23 l/h. Mittels Kalkmilch wurde der pH-Wert auf etwa 8 eingestellt, womit sich ein Fe-Restgehalt in dem so gereinigten und filtrierten Abwasser von ca. 2 mg/l ergab. Der Niederschlag, bestehend aus Eisensulfid, Eisenhydroxid und elementarem Schwefel fiel in einer gut filtrierbaren Form an. Das so gereinigte sulfidfreie Abwasser könnte einer nachgeschalteten biologischen Reinigungsstufe zugeführt oder direkt in den Vorfluter eingeleitet werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 2334994 [0003]
    • US 3576738 [0003]
    • DE 2534892 [0003]
    • EP 0535320 [0003]
    • DE 3125452 [0003]
    • DE 2335520 [0003]
    • DE 2336996 [0003]
    • DE 3811789 [0003]
    • DD 287240 [0003]
    • EP 623554 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Verfahren zur elektrochemischen Oxidation von sulfidhaltigen Abwässern, gekennzeichnet dadurch, dass in ungeteilten Elektrolysezellen unter Verwendung von mit Edelmetallmischoxiden beschichteten Anoden elektrolysiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass vorzugsweise Ir/Ta-Mischoxid beschichtete Titananoden verwendet werden.
  3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, dass mit Stromdichten zwischen 0,05 und 0,2 A/cm2 elektrolysiert wird.
  4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Elektrolytlösung in den Elektrodenzwischenräumen auf 0,1 bis 0,3 m/s eingestellt wird.
  5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, dass die Elektrolyse bei höherer Sulfidkonzentration mit Stromdichten von 0,1 bis 0,2 A/cm2 begonnen wird und nach Erreichen einer Sulfid-Restkonzentration im Bereich von ≤ 1 g/l die Stromdichte auf 0,05 bis 0,09 A/cm2 abgesenkt wird.
  6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, dass zur Abscheidung des Schwefels ein Klärer (Schräg- oder Lamellenklärer) in den Elektrolytkreislauf eingeschaltet wird.
  7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, dass nach der Elektrolyse eine Fällung mittels Eisen-III-Chlorid und eine abschließende Neutralisation mit Kalkmilch vorgenommen wird.
  8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, dass die Elektrolyse bei einer Stromdichte von 0,1 bis 0,2 A/cm2 bis zur Oxidation von 80 bis 90% des Sulfids durchgeführt wird und der Sulfid-Restgehalt durch die nachfolgende Fällung mit Eisen-III-Chloridlösung als Eisensulfid entfernt wird.
  9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Anodenplatten mit beidseitiger Mischoxidbeschichtung abwechselnd mit Kathodenplatten aus Edelstahl in einem gemeinsamen Elektrolysebehälter angeordnet sind, der vom Elektrolyten mittels Umlaufpumpe mit einer Geschwindigkeit von 0,1 bis 0,3 m/s durchströmt wird, sodass die Anoden beidseitig elektrochemisch wirksam sind.
  10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Elektrolysezellen mit Elektrolyt-Umlaufsystemen gemäß Anspruch 9 elektrisch parallel oder in Reihe geschaltet werden und nacheinander vom Elektrolyten im Sinne einer Reaktorkaskade durchströmt werden.
DE102013010217.0A 2013-06-20 2013-06-20 Verfahren und Vorrichtung zur elektrochemischen Oxidation von sulfidhaltigen Abwässern Withdrawn DE102013010217A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013010217.0A DE102013010217A1 (de) 2013-06-20 2013-06-20 Verfahren und Vorrichtung zur elektrochemischen Oxidation von sulfidhaltigen Abwässern

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013010217.0A DE102013010217A1 (de) 2013-06-20 2013-06-20 Verfahren und Vorrichtung zur elektrochemischen Oxidation von sulfidhaltigen Abwässern

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013010217A1 true DE102013010217A1 (de) 2014-12-24

Family

ID=52010168

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013010217.0A Withdrawn DE102013010217A1 (de) 2013-06-20 2013-06-20 Verfahren und Vorrichtung zur elektrochemischen Oxidation von sulfidhaltigen Abwässern

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102013010217A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021145937A1 (en) * 2020-01-14 2021-07-22 Saudi Arabian Oil Company Processes and systems for treating sour water to remove sulfide compounds

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3576738A (en) 1969-08-04 1971-04-27 Signal Companies The Process for purification of oil production waste water
DE2335520A1 (de) 1972-07-14 1974-01-24 Fuji Electric Co Ltd Verfahren zur behandlung von entschwefeltem abwasser mit ozon
DE2336996A1 (de) 1972-07-21 1974-01-31 Air Liquide Verfahren zur reinigung von schwefelhaltigen abwaessern
DE2334994A1 (de) 1971-10-06 1975-01-30 Texaco Development Corp Verfahren zur oxidation sulfidhaltigen abwassers
DE2534892A1 (de) 1975-08-05 1977-02-17 Bayer Ag Verfahren zur oxydativen behandlung sulfid-, sulfit- und thiosulfathaltiger abwaesser
DE3125452A1 (de) 1981-06-29 1983-01-20 Degussa Ag, 6000 Frankfurt Verfahren zur behandlung von kontinuierlichen abwasserstroemen mit wechselnden gehalten verschiedener oxidierbarer inhaltsstoffe mit wasserstoffperoxid
DE3811789A1 (de) 1988-04-08 1989-10-19 Layer & Knoedler Abwassertechn Verfahren zum entfernen von sulfiden aus abwaessern
DD287240A5 (de) 1989-08-21 1991-02-21 Forschungsinstitut Fuer Leder- Und Kunstledertechnologie,De Verfahren zur geregelten oxydation sulfidhaltiger abwaesser
EP0535320A1 (de) 1991-10-04 1993-04-07 Gerd Prof. Dr.-Ing. Brunner Oxidation von Stoffen in Wasser mittels elektrolytisch in situ erzeugtem Sauerstoff
DE9313040U1 (de) * 1993-08-26 1993-11-04 Gehlert, Wolfgang, 63867 Johannesberg Vorrichtung zur Entkeimung von Wasser
EP0623554A1 (de) 1992-03-18 1994-11-09 Uop Behandlung eines anorganischen, in Wasser löslich, Sulfide enthaltenden Wasserstroms für die selektive Herstellung von Sulfat
DE29520117U1 (de) * 1995-12-19 1996-02-15 Gehlert, Wolfgang, 63867 Johannesberg Vorrichtung zur Entkeimung von Schwimmbadwasser
DE29819451U1 (de) * 1998-10-31 1999-02-18 Eilenburger Elektrolyse- und Umwelttechnik GmbH, 04838 Eilenburg Vorrichtung zur kathodischen Abscheidung von Metallen und/oder zur anodischen Oxidation von Organica und Schadstoffen
DE29919231U1 (de) * 1999-11-02 2000-01-27 Eilenburger Elektrolyse & Umwelttechnik Gmbh Geteilte Elektrolysezelle zur kathodischen Metallrückgewinnung und/oder zur anodischen Oxidation
DE60104211T2 (de) * 2000-09-29 2005-08-04 Hoh Water Technology A/S Elektrochemische zelle und elektrochemische behandlung von kontaminiertem wasser

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3576738A (en) 1969-08-04 1971-04-27 Signal Companies The Process for purification of oil production waste water
DE2334994A1 (de) 1971-10-06 1975-01-30 Texaco Development Corp Verfahren zur oxidation sulfidhaltigen abwassers
DE2335520A1 (de) 1972-07-14 1974-01-24 Fuji Electric Co Ltd Verfahren zur behandlung von entschwefeltem abwasser mit ozon
DE2336996A1 (de) 1972-07-21 1974-01-31 Air Liquide Verfahren zur reinigung von schwefelhaltigen abwaessern
DE2534892A1 (de) 1975-08-05 1977-02-17 Bayer Ag Verfahren zur oxydativen behandlung sulfid-, sulfit- und thiosulfathaltiger abwaesser
DE3125452A1 (de) 1981-06-29 1983-01-20 Degussa Ag, 6000 Frankfurt Verfahren zur behandlung von kontinuierlichen abwasserstroemen mit wechselnden gehalten verschiedener oxidierbarer inhaltsstoffe mit wasserstoffperoxid
DE3811789A1 (de) 1988-04-08 1989-10-19 Layer & Knoedler Abwassertechn Verfahren zum entfernen von sulfiden aus abwaessern
DD287240A5 (de) 1989-08-21 1991-02-21 Forschungsinstitut Fuer Leder- Und Kunstledertechnologie,De Verfahren zur geregelten oxydation sulfidhaltiger abwaesser
EP0535320A1 (de) 1991-10-04 1993-04-07 Gerd Prof. Dr.-Ing. Brunner Oxidation von Stoffen in Wasser mittels elektrolytisch in situ erzeugtem Sauerstoff
EP0623554A1 (de) 1992-03-18 1994-11-09 Uop Behandlung eines anorganischen, in Wasser löslich, Sulfide enthaltenden Wasserstroms für die selektive Herstellung von Sulfat
DE9313040U1 (de) * 1993-08-26 1993-11-04 Gehlert, Wolfgang, 63867 Johannesberg Vorrichtung zur Entkeimung von Wasser
DE29520117U1 (de) * 1995-12-19 1996-02-15 Gehlert, Wolfgang, 63867 Johannesberg Vorrichtung zur Entkeimung von Schwimmbadwasser
DE29819451U1 (de) * 1998-10-31 1999-02-18 Eilenburger Elektrolyse- und Umwelttechnik GmbH, 04838 Eilenburg Vorrichtung zur kathodischen Abscheidung von Metallen und/oder zur anodischen Oxidation von Organica und Schadstoffen
DE29919231U1 (de) * 1999-11-02 2000-01-27 Eilenburger Elektrolyse & Umwelttechnik Gmbh Geteilte Elektrolysezelle zur kathodischen Metallrückgewinnung und/oder zur anodischen Oxidation
DE60104211T2 (de) * 2000-09-29 2005-08-04 Hoh Water Technology A/S Elektrochemische zelle und elektrochemische behandlung von kontaminiertem wasser

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021145937A1 (en) * 2020-01-14 2021-07-22 Saudi Arabian Oil Company Processes and systems for treating sour water to remove sulfide compounds
US11254592B2 (en) 2020-01-14 2022-02-22 Saudi Arabian Oil Company Processes and systems for treating sour water to remove sulfide compounds

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69115458T2 (de) Elektrolysezelle und Verfahren zu ihrem Betrieb
DE102010050691B3 (de) Verfahren Rückgewinnung von Phospatsalzen aus einer Flüssigkeit
DE2604371C2 (de)
DE2158847A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung und zum Abbau von Verunreinigungen aus bzw. in Abwässern
DE3244483A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum fernhalten von schwermetallen von abwasserklaeranlagen
DE2208076A1 (de) Verfahren zur elektrolytischen Behandlung von Industrieabwässern und Vorrichtung zur Durchführung desselben
EP1174394A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Abwässern
DE102005034138A1 (de) Reaktor zur Gewinnung von Magnesiumammoniumphosphat und Verfahren zur Gewinnung von Magnesiumammoniumphosphat aus Gülle oder ammoniumhaltigen Abgasen
DE2941450C2 (de) Verfahren zur wirtschaftlichen Herstellung von Titandioxid
DE602004009572T2 (de) Verfahren zur regeneration von eisenhaltigen ätzlösungen zur verwendung beim ätzen oder beizen von kupfer oder kupferlegierungen und vorrichtung zur durchführung des verfahrens
DE2908592B2 (de) Verfahren zur Abtrennung und Gewinnung eines chalcophilen Elements aus einer wäßrigen Lösung
DE19736350C1 (de) Verfahren zur Konzentrationsregulierung von Stoffen in Elektrolyten und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE102013010217A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur elektrochemischen Oxidation von sulfidhaltigen Abwässern
DE3838181A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur entfernung von stickstoffverbindungen aus waessrigen loesungen
DE19624023B4 (de) Verfahren zur Sanierung saurer, eisenhaltiger Tagebaurestlochgewässer
DE19506242C2 (de) Verfahren zur direkten elektrochemischen Oxidation von sulfithaltigen Lösungen, insbesondere Abwässern aus Gasreinigungsanlagen
DE2439477A1 (de) Verfahren zur behandlung eines industriellen abwassers
DE2430848C2 (de) Verfahren zur chemischen Reinigung von Abwässern
CN106966469A (zh) 一种含硫酸根废水的处理方法
DE2749208A1 (de) Verfahren zur beseitigung von cyanidionen aus abwaessern
DE2122745A1 (de)
DE2456058C2 (de) Verfahren und Anordnung zum mit dem Eisenbeizen verbundenen im Kreislauf oder chargenweise durchgeführten Aufarbeiten von Beizendlösungen
DE4109434C2 (de) Verfahren zum Aufarbeiten von chromathaltigen Abwässern und/oder Prozeßlösungen
AT357483B (de) Verfahren zur reinigung von waessern oder ab- waessern durch elektrolytische behandlung sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
EP0652851A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur elektrochemischen behandlung von calcium- und/oder magnesium-haltigem wasser oder abwasser

Legal Events

Date Code Title Description
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: C02F0001461000

Ipc: C02F0001463000

R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed
R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20150312

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee