DE1189472B

DE1189472B - Verfahren zur elek trochemischen Reinigung von Kloakenwasser

Info

Publication number: DE1189472B
Application number: DENDAT1189472D
Authority: DE
Inventors: Trondheim Dipl Ing Leif R Hougen (Norwegen)
Original assignee: Elektrokemisk A'S Oslo
Priority date: 1956-01-19
Publication date: 1965-03-18
Also published as: CH354038A; FR1164891A; BE554336A; GB843010A; US3035992A; NL108541C; USRE26329E

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4SH7VW PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

C02c

GXJ-4/U1

Deutsche Kl.: 85 c-4

Nummer: 1189472

Aktenzeichen: E13505 V/85 c

Anmeldetag: 11. Januar 1957

Auslegetag: 18. März 1965

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrochemischen Reinigung von Kloakenwasser in einer diaphragmafreien Elektrolysezelle. Bei der mechanischen und biologischen Reinigung von Kloakenwasser verbleiben im Abwasser gewisse Endstoffe sowie gelöste Salze, von denen neben Nitraten besonders die Phosphate, wenn sie in den Vorfluter gelangen, durch übermäßiges Algenwachstum Nachteile hervorrufen können.

Es ist bereits bekannt, Phosphate mit chemischen Mitteln auszufällen, und zwar mit Hydroxyden des Eisens und des Aluminiums. Auch die Verwendung von Eisen(II)-Sulfat, Eisen(III)-Sulfat, von Kupfer- und Aluminium-Sulfat ist bei der chemischen Ausfällung von Phosphaten aus Abwässern bekannt. Bei diesem Verfahren ist einmal der apparative Aufwand sehr groß, und zum andern ist auch der Bedarf an Fällmitteln beachtlich, und daher sind diese Verfahren kostspielig. Bei der Verwendung von AIuminiumhydroxyd ergeben sich außerdem dadurch Schwierigkeiten, weil dieses im alkalischen Bereich in Lösung geht.

Nach einem am Tage der Anmeldung dieser Erfindung noch nicht bekanntgemachten Vorschlag, der ein Verfahren zur elektrochemischen Reinigung von Kloakenwasser in Gegenwart von dem Abwasser zugesetzten Elektrolyten betrifft, wird zur Vermeidung der genannten Nachteile bei der Entfernung von Phosphaten aus Abwässern in der Weise verfahren, daß dem Kloakenwasser Meerwasser oder eine andere Magnesiumionen enthaltende Flüssigkeit zugegeben wird und dann das Gemisch aus Kloakenwasser und Meerwasser bzw. Magnesium enthaltender Flüssigkeit im Kathodenraum einer mit einem Diaphragma ausgerüsteten Elektrolysezelle soweit alkalisch gemacht wird, daß die Ausfällung der Phosphate aus dem Kloakenwasser erfolgt und daß durch den Anodenraum entweder Meerwasser oder vom Kathodenraum kommendes Kloakenwasser geführt wird.

Es wurde nun gefunden, daß das aufgezeigte Problem auf wirtschaftliche Weise und bei Verwendung einer diaphragmafreien Elektrolysezelle dadurch gelöst werden kann, daß Magnesiumionen enthaltendes Kloakenwasser als Kathodenlösung und eine Salzlösung, insbesondere Meerwasser, mit größerem spezifischem Gewicht als das der Kathodenlösung als Anodenlösung der Elektrolyse unterworfen werden, wobei die Anodenlösung ohne Turbulenz über eine in der Elektrolysezelle am Boden horizontal angeordnete Anode geführt wird, die Kathodenlösung ebenfalls kontinuierlich und ohne Turbulenz Verfahren zur elektrochemischen Reinigung
von Kloakenwasser

Anmelder:

Elektrokemisk A/S, Oslo

Vertreter:

Dr. G. W. Lotterhos

und Dr.-Ing. H. W. Lotterhos, Patentanwälte,

Frankfurt/M., Annastr. 19

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Leif R. Hougen, Trondheim

(Norwegen)

Beanspruchte Priorität:

Norwegen vom 19. Januar 1956 (119540)

über eine annähernd mit der Anode flächengleiche und parallel zu dieser liegenden, gasdurchlässigen, z.B. aus Stahlrippen, Stahlgeflecht od. dgl. bestehende Kathode im Gleichlauf derart geführt wird, daß die den Katalyten bildende Flüssigkeitsschicht bis unter die Kathode reicht.

Bei diesem Verfahren werden die Phosphate bis zu 90°/o und darüber aus dem Abwasser entfernt, und damit wird nach dem Gesetz von Minimum die Gefahr der übermäßigen Algenbildung im Vorfluter weitgehend gebannt. Ein geringer Teil der Kathodenlösung kann auch unter der Kathode durchströmen, die über der Anode angebracht ist und annähernd dasselbe Flächenmaß wie die Anode hat. Es hat sich erwiesen, daß man zufolge des Unterschiedes um spezifischen Gewicht zwischen den beiden Lösungen, obwohl dieser Unterschied nicht besonders groß Ut, eine ziemlich scharfe Trennung zwischen den beiden strömenden Lösungsschichten herstellen kann. Weil die Salzlösung, z. B. Meerwasser, kontinuierlich über der Bodenanode strömt, wird das sich an der Anode entwickelnde Chlor im Augenblick der Entstehung gegen das Ablaufende der Lösungsschicht geleitet und somit in der aufwärts steigenden Bewegung behindert. Jedoch kann auch etwas Chlor in dlas Kloakenwasser und auch an die Kathode gelangen. Um dies zu vermeiden, ist es vorteilhaft, die Höhe

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der über die Anode strömenden Anodenlösung durch Bemessung ihres Zu- und Ablaufs im Verhältnis zu der in der Elektrolysezelle zugeführten elektrischen Strommenge so zu regeln, daß an der Anode nur so viel Chlor entwickelt wird, wie in der durch die Zelle strömenden Salzlösungsschicht löslich ist.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 3 bis 5.

Die Chloridmenge im Meerwasser beträgt etwa 1,7 %, und die Löslichkeit von Chlor im Meerwasser beträgt etwa 0,7% bei 20° C. Man arbeitet also in der Weise? daß keine größere Chlorkonzentration im Meerwasser entsteht als etwa 0,7 %, und in der Regel bevorzugt man, mit einer Chlornienge zu arbeiten, die bedeutend unter dieser Grenze hegt. Wenn man in dieser Weise arbeitet, wird kein gasförmiges Chlor durch die Meerwasserschicht in die Kloakenwasserschicht emporsteigen.

Zur Erleichterung des Verständnisses wird das Verfahren gemäß der Erfindung im folgenden durch ein Ausführungsbeispiel an Hand der schematischen Zeichnung unter Angabe von Ausgestaltungsmöglichkeiten des Verfahrens erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Vertikalschnitt durch die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. In der Elektrolysezelle 1 ist am Boden eine Anode 2, z. B. aus Graphit, angeordnet. Über der Anode ist eine aus Stahlrippen, Stahlgeflecht od. dgl. gefertigte Kathode 3 angebracht. Anode und Kathode haben ungefähr dasselbe Flächenmaß, und beide erstrecken sich über die ganze Elektrolysezelle rechtwinkelig zum gezeigten Schnitt, also rechtwinkelig zu der mit Pfeilen angedeuteten Strömungsrichtung der Lösungen in Bodennähe. Parallel zur einlaufseitigen Seitenwand der Elektrolysezelle ist eine Scheidewand 4 angeordnet, die sich in einer rechtwinkelig abgebogenen Leitplatte S fortsetzt. Die Leitplatte 5 endet über dem Seitenrand der Anode 2 etwa in Höhe der Kathode 3. Die Salzlösung, z.B. Meerwasser, wird in den Kanal6 geleitet. Weiter ist von Stirnwand zur Stirnwand in der Elektrolysezelle eine vertikale Scheidewand? angeordnet. In den Raum zwischen den Scheidewänden 4 und 7 leitet man Kloakenwasser, worin eine Salzlösung, z. B. Meerwasser, in einer Menge von Z. B. 15 % eingemischt worden ist, um das Leitvermögen des Kloakenwassers zu erhöhen und um den erwünschten Gehalt an Magnesium- und Natriumionen herzustellen. Parallel zur Seitenwand an der Ablaufseite der Elektrolysezelle ist eine Scheidewand 8 angeordnet, so daß ein Ablaufkanal 9 zur Ableitung des behandelten Kloakenwassers gebildet wird. Am Boden der Elektrolysezelle ist von Stirnseite zu Stirnseite in einer Höhe entsprechend der Schichthöhe der Salzlösung, z. B. des Meerwassers, zwischen Salzlösung und Kloakenwasser ein Damm B angeordnet. Salz- und Kloakenwasser werden in einer derart regulierten Menge zugeführt, daß während der Elektrolyse eine annähernd konstante Trennlinie gerade unter der Kathode in gleicher Höhe mit der Leitplatte 5, wie in der Zeichnung angedeutet, aufrechterhalten wird.

Während der Elektrolyse wird an der Anode Chlor entwickelt, und an der Kathode bildet sich Natronlauge bei gleichzeitiger Entwicklung von Wasserstoffgas. Die Menge des zugeführten Stromes wird, wie oben erwähnt, im Verhältnis zu der Menge der strömenden Salzlösung so geregelt, daß das frei gemachte Chlor in dem strömenden Salzwasser gelöst wird.

Es kann also kein gasförmiges Chlor vom Salzwasser in die Kloakenwasserschicht emporsteigen. Die an der Kathode gebildete Natronlauge macht das Kloakenwasser alkalisch, wodurch Magnesiumhydroxyd ausgefällt wird. Die im Kloakenwasser vorhandenen Phosphate werden als Magnesiumphosphate ausgefällt.

Die flockige Ausfällung dieser Stoffe wirkt okkludierend auf die Schlammpartikeln und Kolloide im

xo Kloakenwasser, und hierdurch sowie mit Hilfe des Wasserstoffgases, das in das Kloakenwasser emporsteigt, werden die im Kloakenwasser ausgefällten oder vorhandenen Partikeln vom Wasserstoffgas im Kloakenwasser emporgeführt. Diese festen Bestandteile sammeln sich an der Oberfläche im Raum zwischen der Scheidewand 7 und der Scheidewand 8 und werden von der Oberfläche des Kloakenwassers in irgendeiner zweckdienlichen Weise entfernt. Das gereinigte Kloakenwasser fließt durch den Kanal 9

ao und wird mit der Salzlösung vermischt abgeleitet. Das Kloakenwasser wird dabei durch das chlorhaltige Salzwasser sterilisiert. Man kann jedoch auch in der Weise verfahren, daß man die chlorhaltige Salzlösung an der Sohle der Elektrolysezelle 1 am Ende der Anode, wie bei dem Pfeil A in der Zeichnung angedeutet ist, ableitet.

Es ist auch möglich, nur einen Teil des chlorhaltigen Meerwassers bzw. der chlorhaltigen Salzlösung zur Sterilisierung des Kloakenwassers zu verwenden, indem z. B. 75 % der chlorhaltigen Salzlösung bei dem mit dem Teil A versehenen Ablauf abgelassen werden, während der Rest über den Damm B läuft und sich mit dem gereinigten Kloakenwasser mischt.

Die Zeichnung ist rein schematisch und dient ausschließlich dazu, das Prinzip des Verfahrens zu zeigen, wobei Einzelheiten bezüglich der Zuführung von Salzlösung, z. B. von Meerwasser, und Kloakenwasser zur Elektrolysezelle 1, die Ableitung des gereinigten Kloakenwassers und die Entfernung der flotierten Verunreinigungen von Kloakenwasser, das sich zwischen den Scheidewänden 7 und 8 befindet, nicht gezeigt sind.

Es ist klar, daß die Elektrolysezelle mit Regeleinrichtungen für die verschiedenen Flüssigkeiten ausgerüstet sein kann, so daß man jederzeit automatisch eine Trennung zwischen dem Kloakenwasser und der Salzlösung aufrechterhalten kann. Es können in der Elektrolysezelle Flotiereinrichtungen ange-

bracht sein, z.B. ähnlicher Art, wie sie bei der Seifenherstellung oder in anderen Industrien verwendet werden.

Chlorhaltiges Meerwasser, das nicht mit dem Kloakenwasser gemischt wird, kann gesondert zur

Sterilisierung von Oberflächenwasser in der Nähe der Anlage oder auch als Rohstoff zur Bromerzeugung verwendet werden. Entsprechendes gilt auch für chlorhaltige Salzlösung.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Reinigung von Kloakenwasser durch elektrochemische Behandlung in einer diaphragmafreien Elektrolysezelle, dadurch gekennzeichnet, daß Magnesiumionen enthaltendes Kloakenwasser als Kathodenlösung und eine Salzlösung, insbesondere Meerwasser, mit größerem spezifischem Gewicht als das der Kathodenlösung als Anodenlösung der Elektro-

lyse unterworfen werden, wobei die Anodenlösung ohne Turbulenz über eine in der Elektrolysezelle am Boden horizontal angeordnete Anode (2) geführt wird, die Kathodenlösung ebenfalls kontinuierlich und ohne Turbulenz über eine annähernd mit der Anode flächengleiche und parallel zu dieser liegenden, gasdurchlässigen, z.B. aus Stahlrippen, Stahlgeflecht od.dgl. bestehenden Kathode (3) im Gleichlauf derart geführt wird, daß die den Katalyten bildende Flüssigkeitsschicht bis unter die Kathode reicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der über der Anode strömenden Anodenlösung durch Bemessung ihres Zu- und Ablaufs im Verhältnis zu der in der Elektrolysezelle zugeführten elektrischen Strommenge so geregelt wird, daß an der Anode nur so viel Chlor entwickelt wird, wie in der durch die Zelle strömenden Salzlösungsschicht löslich ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das gereinigte Kloakenwasser und die chlorhaltige Salzlösung, ζ. Β. das chlorhaltige Meerwasser, gesondert aus der Elektrolysezelle herausgeleitet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das gereinigte Kloakenwasser und die chlorhaltige Salzlösung, z. B. das chlorhaltige Meerwasser, gemischt aus der Elektrolysezelle abgeleitet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil der chlorhaltigen Salzlösung, z. B. des chlorhaltigen Meerwassers, gemischt mit dem gereinigten Kloakenwasser abgeleitet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 171 277, 883 888;
»Handbuch der Lebensmittelchemie«, Bd. 8, Teil 1, Berlin, 1939, Verlag von Julius Springer, S. 367.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509 519/359 3.65 0 Bundesdruckerei Berlin