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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen modularen Reaktor zur Aufbereitung von Ab- und/oder Prozesswasser und ein Verfahren zur Aufbereitung von Ab- und/oder Prozesswasser.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Im Stand der Technik ist bekannt, Ab- und Prozesswasser derart aufzubereiten, dass sich das Ab- und Prozesswasser zur direkten oder indirekten Einleitung bzw. das Prozesswasser zur erneuten Benutzung eignet.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die Phosphatelimination in Klärprozessen und die Steigerung der Entwässerbarkeit von Gärschlämmen durch Viskositätsherabsetzung stellen typische Probleme bei der Behandlung von Ab- und Prozesswasser dar.
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Ein Verfahren zur Aufbereitung von Ab- und Prozesswasser ist die Elektrolyse. Hierbei wird ein Gleichstrom an Metallplatten angelegt und das Ab- und Prozesswasser einem elektrischen Spannungsfeld ausgesetzt. Elektrisch geladene Teilchen können so aus dem Ab- und Prozesswasser gewonnen werden, indem diese sich auf den Metallplatten absetzen. Allerdings lassen sich hierbei elektrisch neutrale Inhaltsstoffe, wie beispielsweise Phosphate, nicht aus dem Ab- und Prozesswasser gewinnen.
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Mit derzeitigen Verfahren ist es nur mit hohem technischem Aufwand möglich, organische und anorganischen Bestandteile aus einem Ab- und Prozesswasser auszusondern. Bislang werden hierbei die organischen und anorganischen Bestandteile mittels Fällungsmitteleinsatz ausgefällt und/oder biologisch abgebaut und anschließend über geeignete Filtrationsmaßnahmen, z.B. Raum- oder Flächenfiltration, abgetrennt. Der so entstandene Filtrationsrückstand beinhaltet i.A. einen hohen Wasseranteil, ist schlecht konditionierbar und die Feststoffe müssen mit u.U. erheblichem Energieeinsatz aus der Dünnphase z.B. herausgetrocknet werden.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Aufbereitung von Ab- und Prozesswasser derart zur Verfügung zu stellen, dass
- 1) durch eine Elektrolyse auch elektrisch neutrale Inhaltsstoffe aus dem Ab- und Prozesswasser gewonnen werden können.
- 2) durch eine Elektrolyse eine teilweise Aufhebung der kolloidalen Abstoßung in der Dünnphase und dadurch ein gute Konditionierbarkeit und stark gesteigerte Entwässerbarkeit erreicht wird.
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Als erste Ausführungsform der Erfindung wird ein modularer Reaktor zur Aufbereitung von Ab- und/oder Prozesswasser zur Verfügung gestellt, umfassend: eine erste Einheit mit: zwei gegenüberliegenden ersten Elektrodenplatten, einen ersten Einlass und einen ersten Auslass und eine zweite Einheit mit: zwei gegenüberliegenden zweiten Elektrodenplatten, einen zweiten Einlass und einen zweiten Auslass, wobei der erste Auslass mit dem zweiten Einlass verbindbar ist, sodass der Reaktor zwei Stufen der Aufbereitung des Ab- und/oder Prozesswassers umfasst und/oder wobei der erste Einlass mit dem zweiten Einlass verbindbar ist, um die Durchflussmenge des Ab- und Prozesswassers pro Zeit zu erhöhen.
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Durch den erfindungsgemäßen Aufbau kann der Grad der Reinigung des Ab- und Prozesswassers und die Durchflussmenge variabel gestaltet werden. Vorteilhafterweise können hierfür mehrere Abschnitte des Reaktors hintereinander oder parallel geschaltet werden.
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Als zweite Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Aufbereitung von Ab- und/oder Prozesswasser zur Anwendung eines Reaktors nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Verfügung gestellt, umfassend die Schritte: Erzeugen eines elektrischen oder elektromagnetischen Feldes zwischen den Elektrodenplatten, Beeinflussen des Ab- und/oder Prozesswassers zwischen den Elektrodenplatten durch das elektrische oder elektromagnetische Feld, so dass sich eine Abstoßung der kolloidalen, organischen Bestandteile des Ab- und/oder Prozesswassers durch eine Änderung der Polarität bzw. Änderung von apolar in polar ergibt und Änderung der kolloidal wirkenden elektrostatischen Abstoßung hin zu einer kolloidal wirkenden Anziehung, wodurch sich eine Flockung und/oder Verklumpung und/oder Sedimentierung der organischen Bestandteile ergibt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren setzt elektromagnetische Wellen zur Behandlung der Ab- und Prozesswässer ein. Hierbei wird das Superpositionsprinzip angewandt, bei dem durch die Überlagerung der ausgesendeten elektromagnetischen Wellen mit den in der Flüssigkeit vorhandenen Wellen physikalische und chemische Wirkungen erzielt werden. Hierdurch entstehen in den vorhandenen Atomverbindungen gewollte Resonanzen und Dissonanzen, die im Stofffluss die gewünschten Effekte, z.B. gezielte Ausfällungen und/oder Viskositätsänderungen, erzeugen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren weist insbesondere folgende Vorteile auf:
- • Die Nutzungsdauer und/ oder Qualität der Ab- und Prozesswässer wird durch eine optimierte Elimination von Störstoffen / Reaktionsprodukten verbessert.
- • Die Zufuhr von Stoffen zur Abwasserbehandlung und die Generierung von Abfallprodukten wird reduziert.
- • Die Viskosität bei kolloidalen bis dünnschlämmigen Suspensionen wird verändert, wodurch die Filtrierbarkeit und Entwässerung der resultierenden Reststoffe gesteigert wird
- • Rohstoffe können aus den Ab- und Prozesswässer zurückgewonnen werden.
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Das erfinderische Verfahren führt zu einer Feststoffabtrennung aus der Gärrest-Dünnphase wie sie z.B. in NawaRo-, Bioabfall- oder Klärschlamm-Vergärungsanlagen erforderlich ist. Das erfindungsgemäße Verfahren führt dabei zu einer Viskositätsveränderung und Überführung der Dünnphase von einem eher öligen und nicht weiter filtrierbaren, in einen wasserähnlichen, konditionierbaren und weiter filtrierbaren Zustand.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann bis zu 95% des Prozesswassers vom Gärrest trennen und somit das zu trocknende Volumen auf bis zu 5% des Ursprungsvolumens reduzieren.
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Des Weiteren kann durch das Verfahren und die Vorrichtung auch die Phosphat-Konzentration (PO4-P) in der Gärrest-Dünnphase gesenkt und hierdurch die unkontrollierte und Maschinen- sowie Anlagenkomponenten gefährdende MAP-Bildung und -Ablagerung stark vermindert werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann ökonomisch und ökologisch vorteilhaft diese Bestandteile so weit wie möglich von dem Prozesswasser trennen und so eine Trocknung der organischen und anorganischen Bestandteile mit stark verringerten Volumina erreichen, sowie hierdurch auch eine Aufbereitung des restlichen und zu hohem Anteil entfrachteten Ab- und Prozesswassers in einem z.B. klassischen Klärprozess ermöglichen.
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Beispielhafte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Reaktor zur Verfügung gestellt, wobei die zwei gegenüberliegenden ersten Elektrodenplatten und/oder die zwei gegenüberliegenden zweiten Elektrodenplatten in einem Druckbehälter angeordnet sind.
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Der Druckbehälter kann als ein Exo-Skelett ausgebildet sein. Durch die Anordnung der Elektrodenplatten kann die zu reinigende Flüssigkeit, das Ab- und Prozesswasser, unter Druck gesetzt werden, und dadurch eine hohe Durchflussgeschwindigkeit erreicht werden bzw. die Flüssigkeit effektiver gereinigt werden.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Reaktor zur Verfügung gestellt, wobei der Reaktor eine Steuerungseinheit zur Erzeugung elektrischer und/oder elektromagnetischer Signale erzeugt, die an die Elektrodenplatten derart angelegt werden, sodass sich zwischen den Elektrodenplatten ein elektrisches oder elektromagnetisches Feld ausbildet, wobei zwischen den Elektrodenplatten zumindest teilweise das Ab- und/oder Prozesswasser ist.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, wobei ein elektromagnetisches Feld im MHz-Bereich derart erzeugt wird, dass sich in dem Reaktor Oberwellen im GHz-Bereich ergeben.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, wobei durch das elektrische oder das elektromagnetische Verfahren die Polung eines Prozentsatzes von 10% bis 90%, insbesondere 20% bis 80%, im besonderen Maße 30% bis 70%, im noch besonderen Ausmaße 40% bis 60% des Ab- und/oder Prozesswassers verändert wird, wobei in einem ganz besonderen Fall die Polung von ungefähr der Hälfte des Ab- und/oder Prozesswassers geändert wird.
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Gemäß einer besonders beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, wobei das Verfahren auf organische Moleküle angewandt wird.
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Als eine Idee der Erfindung kann angesehen werden, eine Apparatur zur Verfügung zu stellen, die von einer elektronischen Steuerungseinheit elektrisch verstärkte Schwingungssignale bzw. elektromagnetische Impulse an gegenüberliegende Elektrodenplatten, beispielsweise aus AlMg3, übermitteln. Diese elektrische bzw. elektromagnetische Beeinflussung der Flüssigkeit zwischen den Elektrodenplatten bewirkt auf die Flüssigkeit eine Abstoßung der kolloidalen organischen Bestandteile durch (teilweise) Änderung von deren Polarität bzw. Änderung von apolar in polar. In einem weiteren Schritt führt dieses sukzessiv zu einer Änderung der kolloidal wirkenden elektrostatischen Abstoßung hin zu einer kolloidal wirkenden Anziehung und somit zu einer Flockung, Verklumpung und Sedimentierung der organischen Bestandteile.
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Die einzelnen Merkmale können selbstverständlich auch untereinander kombiniert werden, wodurch sich zum Teil auch vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
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Figurenliste
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele deutlich. Es zeigen:
- 1 einen erfindungsgemäßen Reaktor mit drei Stufen 6 in einer Seitenansicht,
- 2 denselben Reaktor in einer Vorderansicht mit den Elektrodenplatten 4 der Stufen 6,
- 3 einen einstufigen Reaktor in einer seitlichen Teilschnittansicht,
- 4 denselben einstufigen Reaktor in einer Längsschnittansicht,
- 5 denselben einstufigen Reaktor in einer Vorderansicht,
- 6 denselben Reaktor in einer Ansicht von oben mit dem Einlass 1 und dem Anschlussflansch 5,
- 7 den Einlass 1 in einer seitlichen Ansicht,
- 8 denselben Einlass 1 in einer perspektivischen Ansicht,
- 9 einen erfindungsgemäßen Reaktor mit einem Druckbehälter 10,
- 10 denselben Reaktor in einer Längsschnittansicht,
- 11 denselben Reaktor in einer Querschnittansicht,
- 12 eine Suspensions- bzw. Emulsionsmedium vor der Behandlung mit gleich polarisierten negativen Molekülen, die sich abstoßen. Eine erwünschte Verklumpung ist dadurch ausgeschlossen,
- 13 unterschiedlich polarisierte Moleküle, die sich anziehen und dadurch zu einer Verklumpung führen,
- 14 durch die Behandlung können elektrisch neutrale Moleküle entstehen, wodurch eher eine Verklumpung ermöglicht wird, im Vergleich zu Molekülen mit gleicher Polarität,
- 15 eine Suspensions- bzw. Emulsionsmedium vor der Behandlung mit gleich polarisierten positiven Molekülen, die sich abstoßen. Eine erwünschte Verklumpung ist dadurch ausgeschlossen,
- 16 durch die Behandlung unterschiedlich polarisierte Moleküle, die sich anziehen,
- 17 nach der Behandlung neutrale Moleküle, die einer Verklumpung mit polarisierten Molekülen nicht aktiv entgegenwirken.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt einen dreistufigen Reaktor mit einem trichterförmigen Einlass 1, einem ersten Abschnitt 6 mit gegenüberliegenden Elektrodenplatten 4, einem weiteren Reaktorabschnitt 6 mit gegenüberliegenden Elektrodenplatten 4 und einem dritten Reaktorabschnitt 6 mit gegenüberliegenden Platten 3. Die Elektrodenplatten 3 können insbesondere aus AlMg3 bestehen.
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Die Elektroden 3 dienen dazu, elektrische Schwingungssignale auf den Reaktorinhalt auszuüben. Die Elektroden 3 können insbesondere aus AlMg3 bestehen. Durch diese elektromagnetische Beeinflussung der Flüssigkeit innerhalb des Reaktors wird eine Abstoßung der kolloidalen, organischen Bestandteile durch eine zumindest teilweise Änderung deren Polarität bzw. Änderung von apolar in polar erzielt. In einem weiteren Schritt wird aus der kolloidal wirkenden elektrostatischen Abstoßung eine kolloidal wirkende Anziehung. Daraus ergibt sich eine Flockung, Verklumpung und Sedimentierung der organischen Bestandteile.
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2 zeigt einen Reaktor aus drei Abschnitten 6, wobei ein Abschnitt 6 aus zwei gegenüberliegenden Platten 4 besteht, an deren Stirnseiten Elektroden 3 angeordnet sind. Einzelne Abschnitte 6 werden mit trichterförmigen Verbindungsstücken 1 und 2 verbunden. Hierdurch kann eine Hintereinanderschaltung mehrerer Abschnitte 6 als Stufen der Verarbeitung erreicht werden.
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3 zeigt einen Reaktor mit einem Abschnitt 6 mit gegenüberliegenden Platten 4 und einem trichterförmigen Einlass 1 und einem trichterförmigen Auslass 2.
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4 zeigt denselben Reaktor in einem Längsschnitt mit nur einem Abschnitt 6 und gegenüberliegenden Platten 4.
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5 zeigt in einem Längsschnitt denselben Reaktor mit dem trichterförmigen Einlass 1 und dem trichterförmigen Auslass 2, wobei der Einlass 1 und der Auslass 2 Anschlussflansche 5 aufweisen.
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6 zeigt denselben Reaktor der 3, 4 und 5 in einer Draufsicht mit dem Anschlussflansch 5 des trichterförmigen Verbindungsstücks 1 von oben.
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Die 1, 2, 3, 4 und 5 zeigen einen flachen, quaderförmigen Reaktor mit einem nahezu widerstandslosen Durchflussraum. Dieser Reaktor dient zur Behandlung faseriger Flüssigkeiten. Aufgrund seiner Geometrie besitzt dieser Reaktortyp eine nur geringe Druckstabilität und wird für die Aufbereitung faseriger Flüssigkeiten bei nahezu atmosphärischem Druck eingesetzt.
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7 zeigt einen Einlass 1 in einer seitlichen Ansicht mit einem Anschlussflansch 5.
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8 zeigt denselben Einlass 1 in einer perspektivischen Ansicht.
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9 zeigt einen Reaktor für Verfahren zur Abscheidung von Schadstoffen aus Ab- und Prozesswasser, die unter Druck ablaufen. Diese Verfahren finden unter einem beispielsweise doppelten oder dreifachen Atmosphärendruck statt. Die erforderliche Druckstabilität wird durch ein Exoskelett sichergestellt, das um den Reaktor angeordnet ist. Das Exoskelett stellt die erforderlichen Tragwerkseigenschaften zur Verfügung. Aufgrund des Druckbehälters können daher durch die zwei Elektrodenplatten Flüssigkeiten mit fasrigen Bestandteilen verarbeitet werden, ohne den Reaktor zu verstopfen.
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10 zeigt einen Längsschnitt durch einen Reaktor mit einem Druckbehälter 10, wobei im Inneren des Reaktors Elektrodenplatten 4 derart angeordnet sind, dass sich alternierend Emitter- und Kathodenplatten abwechseln.
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11 zeigt einen Querschnitt durch einen Reaktor mit einem Druckbehälter 10 mit den alternierenden Elektrodenplatten, sodass eine Emitterplatte stets einer Kathodenplatte gegenübersteht.
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Der Reaktor mit Exoskelett, also mit Druckgehäuse 10 kann für druckbeaufschlagte Flüssigkeiten mit faserigen Bestandteilen kleiner 1mm Länge und für druckbeaufschlagte Flüssigkeiten ohne faserige Bestandteile eingesetzt werden. Innerhalb des röhrenförmigen Reaktors befinden mehrere als Sandwich (Elektroden-Paket) angeordnete Elektrodenplatten, welche vollständig von der zu behandelnden Flüssigkeit umströmt werden. Die Elektrodenplatten sind elektrisch abwechselnd an einem positiven oder negativen Pol angeschlossen und übertragen die von der elektronischen Steuereinheit kommenden und elektrisch verstärkten Schwingungssignale in die zu behandelnde Flüssigkeit. Die elektrisch verstärkten Schwingungssignale sind in ihrer Stärke und Ausprägung so gewählt, dass hierdurch eine Beeinflussung und dadurch eine teilweise Änderung der in der Flüssigkeit wirkenden elektromagnetischen Wechselwirkung und somit eine Eigenschaftsänderung der Flüssigkeit bzw. bestimmter Bestandteile / Inhaltsstoffe der Flüssigkeit erreicht wird.
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Vorteilhafterweise kann der erfindungsgemäße Reaktor modulweise verwendet werden. Hierdurch kann der Grad der Reinigung des Ab- und Prozesswassers beeinflusst werden. Außerdem können Reaktoren parallelgeschaltet werden, um die Durchflussmenge zu erhöhen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren dazu erreichen ein Herabsetzen der Viskosität des Ausgangssubstrates nach Fermentation zu einem Gärrest als Sediment in einer wässrigen Umgebung (Prozesswasser-Separation). Außerdem werden Ausfällen i.S. von koagulieren von kolloidal vorliegender Organik in einer abtrennbaren Form durch Herabsetzung der elektromagnetischen Abstoßung der organischen kolloidalen Bestandteile erzielt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass eine Senkung der Konzentration von PO4-P im Gärrest/ Abwasser / Prozesswasser durch Sedimentation zur Verhinderung der unkontrollierten MAP-Bildung und -Ablagerung in späteren Prozessschritten.
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12 zeigt eine Darstellung einer Ausgangssituation, bei der kolloidale, also organische, Moleküle 11 mit einer negativen Ladung vorhanden sind. Aufgrund der gleichen Polarität stoßen sich die Moleküle 11 ab und eine Verklumpung findet nicht statt.
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13 zeigt eine Situation nach der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wodurch ein Teil der kolloidalen Moleküle 12 eine entgegengesetzte Polarität aufweisen, wodurch sich die Moleküle 11 und 12 anziehen und es zu einer Verklumpung kommt.
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14 zeigt eine Situation, bei der durch das erfindungsgemäße Verfahren ein Molekül 13 neutral geworden ist, sodass zumindest keine Abstoßung zwischen den kolloidalen Molekülen 11 und 13 besteht.
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15 zeigt kolloidale Moleküle 14 mit einer positiven Ladung, wodurch sich die Moleküle 14 abstoßen und damit eine Suspension bzw. Emulsion bilden.
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16 zeigt ein kolloidales Molekül 15, das durch das erfindungsgemäße Verfahren seine Polarität geändert hat. Hierdurch können sich die Moleküle 14 und 15 verbinden und es findet eine Entmischung statt.
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17 zeigt ein kolloidales Molekül 13, das durch das erfindungsgemäße Verfahren elektrisch neutral geworden ist. Hierdurch wird eine Zusammenballung der Moleküle 13 und 14 ermöglicht.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren können kolloidale Emulsionen bzw. Suspensionen, in denen meist positiv geladene kolloidale, also organische, Moleküle vorliegen, in ihrer Polarität beeinflusst werden. Dasselbe gilt für kolloidale Emulsionen bzw. Suspensionen mit überwiegend negativ geladenen Molekülen. Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu einer statistisch signifikanten Teilung der Moleküle in positiv und negativ geladene Moleküle. Außerdem kann es durch die elektromagnetische Einwirkung des Verfahrens elektrischen Neutralität eines Teils der Moleküle kommen.
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Das Verfahren wird in seiner Wirkung so eingestellt, dass sich ein solcher Effekt je nach vorliegender Flüssigkeit einstellt und die Moleküle aus einer Lösung in eine Suspension übergehen. Dadurch werden die organisch vorliegenden Moleküle leichter durch Polymerketten konditionierbar und können von dem umgebenden Wasser (H2O) als Lösungsmittel der Suspension leichter ausgefällt und dadurch getrennt werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einer elektronischen Steuereinheit und einem Reaktor, durch den die zu behandelnde Flüssigkeit strömt. Innerhalb des Reaktors befinden sich längs zur Flussrichtung angeordnete, jeweils zu Paaren sich gegenüberstehende Emitterplatten, ähnlich wie Kondensatoren. Die Steuereinheit generiert elektrisch verstärkte Schwingungssignale im Hochfrequenzbereich und überträgt diese an die Emitterplatten im Reaktor. Die Separierung der entstehenden Substanzen passiert entweder direkt am Reaktorausgang oder in nachgeschalteten Reaktionsbehältern.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch die Beschaffenheit der Reaktoren und der Emitterplatten, das angelegte Frequenzmuster, die Spannungshöhen, den Stromfluss und die Fließgeschwindigkeit aus.
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Die Emitterplatten innerhalb des Reaktors werden vom Abwasser im Durchlaufverfahren umspült und setzen das Abwasser den elektromagnetischen Impulsen der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus.
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Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere auch zur Separierung von Phosphat und Phosphonaten.
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Vorteilhafterweise führt das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Absenkung der Spurenstoffe 17β-Estradiol und Estron (Human Östrogene) nach Behandlung durch Sedimentation dieser Spurenstoffe. In einer alternativen Ausführungsform können die durch das Verfahren separierten Spurenstoffe durch Filtration aus dem Abwasser entfernt werden.
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Die ausgefällten Phosphatverbindungen können ebenfalls durch geeignete Raum- oder Flächenfiltration, oder auch andere geeignete Separationstechniken, zum Beispiel durch Dekanter, vom behandelten Wasser bzw. Abwasser getrennt werden.
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Vorteilhafterweise kann durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Viskositätsveränderung- insbesondere -herabsetzung bei kolloidalen bis dünnschlammigen Suspensionen erzielt werden, wodurch eine signifikante Steigerung der Konditionier- und Entwässerbarkeit, bei gleichzeitiger Reduktion von Störstoffen, beispielsweise Phospor, ermöglicht wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wandelt eine ölige und durch kolloidale Abstoßung, sowie sehr schlechter Konditionier- und Entwässerbarkeit geprägte Suspension, in einen wasserähnlichen, sowie dann gut konditionier- und entwässerbaren Zustand über.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durchströmt die Suspension einen Reaktor, wobei das Verfahren dazu führt, dass die kolloidale Abstoßung aufgehoben wird und eine Verklumpung der Kolloide eintritt. Hierdurch wird der strukturlosen Dünnphase eine Struktur gegeben, wodurch Konditionierungsmittel signifikant besser greifen und die Entwässerbarkeit entscheidend erhöht wird.
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Die Vorteile des erfinderischen Verfahrens können mit den bekannten Verfahren nicht bzw. nur mit hohem energetischem und technischem Aufwand erzielt werden. Bei bekannten Verfahren ist es trotz einer Grobseparation in der Dünnphase erforderlich, dass kolloidal vorliegende organische und anorganische Bestandteile durch massive Zugabe von z.B. Konditioniermitteln und anschließende Fest-Flüssig-Trennung abgetrennt werden. Der so entstandene Schlamm weist aufgrund seiner schlechten Entwässerbarkeit einen hohen Wasseranteil auf und ist nicht schichtbar. Um eine Schichtbarkeit und Lagerfähigkeit des Schlamms zu erreichen, muss der hohe Wasseranteil durch erheblichen Energieeinsatz herausgetrocknet werden.
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Im Gegensatz dazu kann durch das erfindungsgemäße Verfahren ökonomisch und ökologisch vorteilhaft, die organischen und die anorganischen Bestandteile weitgehend von dem Prozesswasser getrennt werden. Hierdurch wird eine energetisch günstige Trocknung der organischen und anorganischen Bestandteile mit stark verringerten Volumina erzielt und eine einfache Aufbereitung des restlichen und zu hohem Anteil entfrachteten Prozesswassers in einem z.B. klassischen Klärprozess ermöglicht. Durch die Kombination des erfinderischen Verfahrens mit den bekannten Verfahren kann bis zu 95% des Prozesswassers von der Suspension getrennt und somit das zu trocknende Volumen auf bis zu 5% des Ursprungsvolumens reduziert werden.
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Vorteilhafterweise werden durch das erfindungsgemäße Verfahren Störstoffkonzentrationen, z.B. Phosphat (PO4- P), in der Suspension um ca. 90% vermindert, wodurch die unkontrollierte und den Reaktor gefährdende Bildung von Ablagerungen, z.B. MAP, stark vermindert. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass eine geringe Reststoff-Konzentration erzielt wird, wodurch die Anzahl der notwendigen weiteren Prozessstufen oder die (Rück-)Belastung eines z.B. integrierten Klärsystems reduziert wird.
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In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Flachreaktor eingesetzt, wodurch ein in Fließrichtung geringer Widerstand und gleichzeitig eine hohe Toleranz gegenüber feststoffbeladenen oder faserigen Suspensionen ermöglicht wird.
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Die Reaktoren werden über einen elektronischen Schaltschrank gesteuert. Die elektronische Steuerung ist wesentlich für die Erzielung der Wirkung der elektromagnetischen Wellen auf molekularer Ebene. Um die Steuerung so optimal wie möglich einzustellen, ist diese computergesteuert und mittels künstlicher Intelligenz werden die Anlagen zu jedem Zeitpunkt optimal an die Eigenschaften der Suspension angepasst.
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Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt die molekularen Resonanzen in den zu behandelnden Flüssigkeiten aus und benötigt dafür keine zusätzlichen Chemikalien. Die in den nachgelagert erfolgenden Prozessschritten typischerweise eingesetzten Chemikalien, wie Konditioniermittel, können zudem durch das Verfahren signifikant reduziert werden.
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Es sei angemerkt, dass der Begriff „umfassen“ weitere Elemente oder Verfahrensschritte nicht ausschließt, ebenso wie der Begriff „ein“ und „eine“ mehrere Elemente und Schritte nicht ausschließt.
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Die verwendeten Bezugszeichen dienen lediglich zur Erhöhung der Verständlichkeit und sollen keinesfalls als einschränkend betrachtet werden, wobei der Schutzbereich der Erfindung durch die Ansprüche wiedergegeben wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- trichterförmiges Verbindungsstück
- 2
- trichterförmiges Verbindungsstück
- 3
- Abschlussplatte
- 4
- Elektrodenplatte
- 5
- Anschlussflansch
- 6
- Abschnitt eines Reaktors
- 7
- Anschluss an eine Elektrode
- 9
- Anschluss an eine Elektrode
- 10
- Druckbehälter
