DE1658053A1 - Verfahren zur Reinigung von Abwaessern oder aehnlichen Medien und elektrolytische Zelle zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Reinigung von Abwaessern oder aehnlichen Medien und elektrolytische Zelle zur Durchfuehrung des VerfahrensInfo
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Description
Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann, Dr.
Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl^Phys. Dr. K. Fincke
DiPL,-ING. E A.WeICKMANN
8 MÜNCHEN 27, DEN
jomr brown limited-'
CJB House, Eastbourne Terrace, Paddington,
London W. 2. England ·
"Verfahren zur Reinigung von Abwässern oder ähnlichen Medien
und elektrolytische Zelle zur Durchführung des ' Verfahrens .. . . - - - - .
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung
von Abwässern öder ähnlichen Medien und eine elektrolytische
Zelle zur Durchführung des Verfahrens.
Abwässer können auf verschiedenen Wegen, unter anderem auf
elektrolytischem Weg gereinigt werden. Beispielsweise kann eine
Mischung von Abwasser und einem geeigneten Elektrolyten unter Bildung eines aktiven Desinfektionsmittela im Abwasser elektrolysiert
werden; es kann auch ein geeigneter Elektrolyt elektrolysiert
werden, wobei ein aktives Desinfektionsmittel entsteht, das anschließend dem zu reinigenden Abwasser beigegeben wird.
Es hat eich herausgestelltr daß bei derartigen elektroIytischett
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Verfahren dann bessere Ergebnisse erzielt werden, wenn man
elektrolytische Zellen verwendet, in welchen plattenförmig© Elektroden in vertikaler Anordnung vorliegen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Reinigung von Abwässern durch Elektrolyse einer Mischung von Abwasser und Halogenidionen
enthaltendem Elektrolyten oder eines Halogenidionen enthaltenden Elektrolyten, welcher anschließend dem Abwasser bei-φ
gegeben wird, ist gekennzeichnet durch die Verwendung einer elektrolytischen Zelle, in welcher mindestens eine plattenförmige
in Anode und mindestens eine plattenförmige Kathode einer im wesentlichen vertikalen Anordnung vorgesehen sind, wobei die
Elektrodenmaterialien derart ausgewählt sind, daß bei der Elektrolyse eine für das Abwasser geeignete Desinfektionssubstanz
entsteht.
Als Halogenidionen enthaltender Elektrolyt wird Meerwasser oder
ein ähnlicher Magnesium- und Chloridionen enthaltender Elektrolyt
bevorzugt.
Die Anode kann beispielsweise aus Platin, Titan oder Graphit
mit einem galvanischen Überzug aus Bleidioxid, oder Magnetit'
gebildet sein; bevorzugt wird platiniertes Titan. Die Kathode kann z.B. aus Nickel oder einer Eisenlegierung beetehen;
bevorzugt wird jedoch eine Kathode aus Flußstahl*
Die Elektrodenmaterialien müssen jedoch derart ausgewählt sein,
daß durch die Elektrolyse ein Abwasserdesinfektionsmittel ge-
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bildet wird. Außer den erwähnten Elektrodenmaterialien gibt es noch andere, von welchen die Fachwelt weiß, daß sie für
den angegebenen Zweck verwendbar sind.
Durch die Verwendung eines Halogenidionen. enthaltenden Elektrolyten
ist es möglich Halogenidionen, wie z.B. Chloridionen an der Anode auaitladen, so daß elementares Halogen, beispiels-'
weise Chlor entsteht. Gleichzeitig kann elementarer Sauerstoff gebildet werden, was vom Elektrodenmaterial und der Konzentration ^
verschiedener vorhandener Ionen abhängt.
Die Vernichtung von Geruchstoffen der Art, wie sie im normalen Abwasser vorliegen durch Halogen oder Sauerstoff oder durch beide
geht sehr rasch. Das gebildete elementare Halogen und jedes ebenfalls anwesende Hypohalogenit reagieren überdies mit
Ammoniak oder Aminverbindungen der im Abwasser befindlichen organischen Substanzen, wobei desinfizierende Halogenaminverbindungen,
wie z.B. Chloramin entstehen. Diese Verbindungen sind wirksame Desinfektionsmittel mit lange dauernder Zersetzung; '
dies bedeutet, daß sie ins Innere der Abwasserfeststoffe eindringen können und dort längere Zeit aktiv bleiben. Anorganisches
Halogen dagegen würde sich rasch zersetzen und als Desinfektionsmittel weitgehend unwirksam sein.
An der Kathode wird Wasserstoff frei und in Kathodennähe wird
der Elektrolyt alkalisch. Bei Verwendung von Meerwasser können sich an der Kathode unlösliche Hydroxide beispielsweise von
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Magnesium niederschlagen. Diese Hydroxide sind wirksame Flockungsmittel für die im Abwasser in Suspension befind- ,
liehen feststoffe. Während'der äachfolgenden Bearbeitung des
behandelten Abwassers bewirken die Kathodenniederschläge ein schnelles Ausfallen und Koagulieren des Schlamms, was sehr
vorteilhaft ist· Der aus dem Zellenabfluß gewonnene Schlamm ist mit bestimmten Elementen, wie z.B. phosphorhaltigem Magnesium
und Stickstoff angereichert^mit Stoffen, welche den Schlamm zu
einem wirksamen Dünger machen und seine Trocknung und Bearbeitung:
beschleunigen und erleichtern·
Bei Verwendung einer platinierten Sitananode und bei Verwendung
eines Elektrolyten, welcher die Bildung τοη Magnesiumhydroxid
an der Kathode ermöglicht, ist es wünschenswert eine Anordnung vorzusehen, bei der eine fiydroxidbildung zwischen der Anode
urd der Kathode und damit ein Angriff auf die Anode verhindert
wird. Dies kann dadurch erreicht werden, daß man den Elektrolyten
mit hoher Strömungsgeschwindigkeit (high flow rate) an den Elektroden vorbeiströmen läßt oder daß man ein nachfolgend noch
zu beschreibendes Diaphragma verwendet. Auch soll bei Verwendung
einer solchen Anode die Arbeitstemperatur nicht muter 1O0C liegen.
Die elektrolytische Zelle ist zweckmäßig länglich ausgebildet?
sie kann aus einem thermoplastischen Material wie z.B. Polyvinylchlorid, harzverstärkter Glasfaser oder Metallguß, z.B. Aluminiumlegierungsschichten, (aluminium alloy coatings) beschichtet
mit einem isolierenden Schutzmaterial wie Nylon, hergestellt sein*
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BAD ORIGfNAl.
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Die elektrolytisehe Zelle gemäß der Erfindung ist dadurch ge- v
kennzeichnet, daß sie gebildet ist von einer'plattenförmigen
Kathode aus einer Eisenlegierung oder Nickel, von einer plattenförmigen
Anode aus Platin, platinierteia Titan, litan oder
Graphit mit einem galvanischen überzag; aus Bleidioxid,oder aus
Magnetit,von Abstandhaltern, welche unter Bildung eines Zwischenraumes
Anode und Kathode parallel zueinander halten, von festen
Stützplatten aus wasserfestem elektrischem Isoliermaterial, welche die Elektroden zwischen sich aufnehmen, von die Stützplatten g|
zusammenhaltenden Verbindungselementen sowie von mit dem zwischen
den Elektroden liegenden Baum kommunizierenden Ein- und Auslaßkanälen,
durch welche Elektrolyt zu und abgeleitet wird·
Bei Gebrauch wird die erfindungsgemäße Zelle derart angeordnet, daß die Elektroden im wesentlichen vertikal sind»
Die Stützplatten (backing plates) der Zelle sind zweckmäßig gebildet aus festen Sohichten (sheeting) von Polyvinylchlorid,
harzverstärkter Glasfaser (resin-bouded glass fibre) oder aus
mit Nylon beschichteten Aluminiumlegierungsgußstücken (aluminium alloy castings)
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die
Zelle eine erste und eine zweite Stützplatte aus einem wasserfesten
elektrisch isolierenden Material, eine plattenförmige
Plußstahlkathode, eine plattenförmige platinierte litananode,
beide eingesetzt zwischen die Stützplatten, Kathode und Anode
trennende Dichtungen aus wasserfestem elektrisch isolierendem
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Material, die der.Kathode gegenüberliegende Stützplatte und
die Kathode selbst durchsetzende Ein- und Auslaßkanäle sowie isolierte, die Stützplatten verbindende Stäbe.
Zwischen den Elektroden kann eine Membran vorgesehen sein, welche
den zwischen den Elektroden liegenden Raum in einen Anodenraum
und einen Kathodenraum unterteilt. Die Membran kann z.B* gebildet sein aus Asbest, Kunststoffasermaterial wie Terylen oder aus
Polyvinyiohloridfaserstoff.
Die erfindungsgemäße Zelle kann mit mehreren Anöden und Kathoden
ausgerüstet sein.
Die beiliegenden Figuren erläutern die Erfindung. Es stellen dar«
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen
elektrolytischen Zelle
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 1
Fig. 3 eine Seitenansicht einer Halterung für die erfindungsgemäße
Zelle und
Fig. 4-8 . durch die Ein- und Auslaßrohre gehende
Querschnitte anderer Ausführungeformen der erfindungsgemäßen
Zelle*
-7 -
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Die in den Figuren 1,2 und 3 dargestellte elektrolytische Zelle
umfaßt eine erste feste Stützplatte 1 aus Polyvinylchlorid und
eine der ersten Platte im wesentlichen gleiche zweite Stützplatte
Zwischen diesen beiden Stützplatten sind eine FlußBtahlkathode
und eine platinierte iitananode 4- eingelegt« Anode und Kathode
sind durch dichtende Abstandhalter 5 aus weich gemachtem Polyvinylchlorid
voreinander getrennt. Einlaß- und Auslaßrohre 6
und 7 aus Flußstahl sind an die Kathode 3 angeschweißt und durchsetzen
die erste Stützplatte 1„
Der an das Bohr 7 angrenzend liegend© Bereich der Kathode 3 ist
mit Araldlt beschichtet, wodurch eine Beduktion von Halogen in
dem aus der Zelle austretenden Elektrolyten vermieden wird. Elektrische Sammelsel3tii§n©n 8:t5ad 9 sind vorgsaehe&f über sie
wird der Anode- und der J£atho<le»Ste©ü "sagefffiarto Biese Art des
Stromansehlußes verhindert eine Überhitzung und
eine bessere Stromverteilung. Der Zellenaufbau ist durch Wendung von isolierten Yerbindungsstäben 11 und 12 wasserdicht.
Die folgenden Abmessungen der Zelle sind bevorzugt:
P.V.G» Stützplatten 2,54 cm dick
Elektrodenstärke 64x1O"3"
Dichtungssärke 0,3 cm (1/8th")
Platinierte Anodenfläche ca. 1690cm2 (1,82 sq.ft.)
Freie Kathodenfläche 1690 cm (1,82 sq.ft.)
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BADORfGINAL
1858053
Gemäß Pig. 3 kann die.ganz allgemein mit 14 bezeichnete elektrolytisch^
Zelle in einer vertikalen Stellung gehalten werden,,
durch eine geeignete Vorrichtung 15*
Die Fig. 4 zeigt eine elektrolytische Zelle mit einer Vielzahl von Kathoden 3 und einer Vielzahl von Anoden 4. Der Einlaß
16 für den Elektrolyten ist in der ersten Stützplatte 1, Auslaß 17 für den Elektrolyten in der zweiten Stützplatte 2
vorgesehen.
Die oben beschriebenen Zellen können verwendet werden für
die Elektrolyse eines Gemisches von Abwasser und Halogen!dionen
enthaltenden Elektrolyten, wie z.B. Meerwasser. Sie werden bevorzugt
verwendet zur Bildung einer konzentrierten Halogenlösung wie z.B. Chlor aus Meerwasser/ welche anschließend dem
Meerwasser beigegeben wird.
In der Pig. 5 ist eine elektrolytische Zelle dargestellt mit einer
perforierten Kathode 3'r einem zusätzlichen dichtenden Abstandhalter
19 und einem Elektrolyteneinlaß 20 in der zweiten Stützplatte 2e Pur das Abwasser, bzw. für das Abwasser und den
Elektrolyten, ist ein Einlaß 6' und ein Auslaß 7* vorgesehen.
Einlaß 6· und Auslaß 7* sind fest vereinigt mit der ersten Stütz·*·
platte 1. Eine Zelle dieser Art kann verwendet werden für die
Behandlung von Abwasser, wobei das Abwasser in der Zelle gemischt ist mit dem Elektrolyten.
Ein Halogenidionen enthaltender Elektrolyt wie z.B. Meerwasser
Ein Halogenidionen enthaltender Elektrolyt wie z.B. Meerwasser
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kann durch den Einlaß 20 in der zweiten Stützplatte 2 in die
Zelle geleitet werden, während Abwasser durch den Einlaß 6·
in der ersten Stützplatte 1 in die Zelle geleitet wird. Abwasser und Elektrolyt mischen sich in der Zelle und ein Gemisch von
Abwasser und elektrolytisiertem Elektrolyten entweicht durch den
Auslaß 71 in der ersten Stützplatte 1.
In der Fig. 6 erkennt man eine Zelle mit einer Membran 22, zwei
dichtenden Abstandhaltern 5 und 19 sowie mit zwei Paaren von
Ein- und Auslaßrohren 6· und 7·» wobei ein Paar dieser Rohre
jeweils fest vereinigt ist mit einer der Stützplatten 1 und 2«
In dieser Zelle kann der Halogenidionen enthaltende Elektrolyt
auf jede Seite der Membran 22 geleitet werden. Verschiedene Strömungsgeschwindigkeiten (flow-rates) können auf jeder Seite
der Membran eingestellt werden; bevorzugt werden jedoch annähernd gleiche Strömungsgeschwindigkeiten auf beiden Seiten
der Membran, weil dadurch der Druckabfall auf beiden Seiten
annähernd gleich ist und ein Durchfluß durch die Membran selbst verhindert wird. Werden .unjgleiche Strömungsgeschwindigkeiten
gewünscht, so kann zu ihrer Kompensation der Elektrodenmembran-Abstand in geeigneter Weise verändert werden. Eine solche Veränderung
des Abstandes erhöht notwendigerweise den elektrischen
Widerstand der Zelle und vermindert deren Wirksamkeit. Die
Membran 22 unterstützt die Erzielung eines hohen pH-Wertes auf
der Kathodenseite der Zelle; dies ist dann von Vorteil, wenn ein Kontakt zwischen Magnesiumhydroxid und der Anode verhindert
werden soll.
- 10 -
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Die Fig. 7 zeigt .eine Zelle mit perforierten oder porösen
Elektroden 31 und 41, welche durch Abstandhalter 5 und ein
Einlaßrohr 23 voneinander getrennt sind. Das Einlaßrohr 23 wirkt dabei als Abstandhalter. Abstandhalter 24 trennen die
Stützplatten I1 und 2« von den Elektroden 31 und 41.
Erste und zweite Stützplatte 1' und 2' sind Je versehen mit
einem Auslaßrohr 7'. Die Anordnung des Einlaßrohres 23 sowie
der Auslaßrohre 7· ermöglicht die Einführung und Elektrolyse
eines Elektrolyten und die Abführung von zwei Flüssigkeitsströmen aus der Zelle, von welchen jeder an einer eigenen
Elektrode elektrolysiert worden ist. Auf diese Weise können die beiden Elektrolysenprodukte voneinander getrennt gehalten
und getrennt verwendet werden. Die Verwendung von perforierten
oder porösen Elektroden hat den Vorteil, daß sich dem Elektrolyten eine vergrößerte Oberfläche darbietet.
In der Fig. 8 erkennt man eine Zelle mit einer perforierten Flußstahlkathode 26 und einer platinierten Titananode 4, welche
bei 33 und 34 den Zugang zu dem zwischen den Elektroden befindlichen Raum gestattende Durchbrechungen aufweist. Dieser Raum
zwischen den Elektroden ist durch eine Asbestmembran 27 in einen Anodenraum und in einen Kathodenraum unterteilt. Die
Membran 27, durch weich gemachte Polyvinylchlorid-Dichtungen
in ihrer Lage gehalten, Dichtungen, welche gleichzeitig die Anode 4 und die Kathode 26 von der Membran fernhalten.
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Die Stützplatten 1 und 2 sind von glasverstärfctem Kunststoffmaterial
gebildet. Die Stützplätte 1 weist bei 30 eine Ausnehmung auf, in welche die Kathode 26 eingelegt ist. Die
Stützplatte 1 ist mit einem Einlaßrohr 28 und einem Auslaßrohr 29 ausgerüstet. Die Stützplatte 2 ist in ähnlicher Weise mit
einem Einlaßrohr 31 und einem Auslaßrohr 32 versehen. Der
Spalt zwischen der Kathode 26 und der Membran 2? sowie der
Spalt zwischen der Anode 4 und der Membran 27 sind vorzugsweise
etwa ο, 15 om breit (1/i6thM)«>
«Feöe der Elektroden weist vorzugsweise
eine Oberfläche von etwa 4654öffl■' (5 sq«£t«) auf.
Ein Halogenidionen enthaltender Elektrolyt wi© seBo Meerwasser,
kann entweder allein oder ala Mischung mit Abwasser durch die
Bohre 31 und" 38 in die" Zelle geleitet ^rercteso Wenn als Elektrolyt
Meerwasser verwendet wird, Übm& bilüen mleh während deff Eleletro-Iyse
Chlor und Hypochlorit in dem Aneien^auia unü Magaeeiiaiahydroxid
und Wasserstoff im Kathodenraum«
Die Zelle der Pig. 8 kann laoch dadurch verändert werden, daß man
eine perforierte Anode verwendet, welche eine gleichmäßigere
Behandlung der durch die Zelle geleitet«Flüssigkeit erleichtert.
- 12 -
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BAD ORIGINAL
BAD ORIGINAL
Claims (2)
1. Verfahren zur Reinigung von Abwässern oder ähnlichen Medien,
durch Elektrolyse einer "Mischung von Abwasser und Halogenidionen enthaltendem Elektrolyten oder, eines Halogenidionen
enthaltenden Elektrolyten, welcher anschließend dem Abwasser beigegeben wird, wobei solche Elektrodenmaterialien ausgewählt
werden, daß duzch die Elektrolyse desinfizierende Substanzen entstehen, gekennzeichnet durch die Verwendung einer
elektrolytischen Zelle mit wenigstens einer plattenförmigen
Anode (4} ,und wenigstens einer plattenförmigen Kathode (3), welche im wesentlichen in vertikaler Anordnung vorgesehen,
sind. .
2. ElektroIytische Zelle zur Verwendung in dem Verfahren nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie gebiifet ist von
einer plattenförmigen Kathode (3) aus einer Eisenlegierung oder Nickel, von einer plattenförmigen Anode (4) aus Platin,
platiniertem Titan, Titan oder Graphit mit einem galvanischen
Überzug aus Bleidioxid,oder Magnetit,von Abstandhaiternf(5)
welche unter Bildung eines Zwischenraumes Anode (4) und Kathode (3j parallel zueinander halten, von festen Stützplatten
=(1,2) aus wasserfestem elektrischem Isoliermaterial,
welche die Elektroden (3,4) zwischen sich aufnehmen, von die
Stützplatten (1,2) zusammenhaltenden Verbindungselementen
(11,12$, sowie von mit dem zwischen den Elektroden liegenden
Raum kommunizierenden Ein- und Auslaßkanälen (6,7), durch
- 13 009824/1599
BADPBKBiNAL
1858053
Elektrolyt zu-und abgeleitet wird..
3, Zelle mash, jetospruoh. 23 .ge&ea&seicihne-t- dmren- eiae' ©rate unä
eine - zweite Stiltzpl&tt® (1!>2) aus einem
isoliesend©n !fetesdaXj deren ©in©
atlioäe (3) mä. ©ia@ platteöfgrmige flaMaieste
(4) . . ·
y Jseiäe eisgesetgt zwiseSiea «tie Sttitsfaia^taBt (- , -
latSioä®_imd Aaote teemisade-Biöfetimgea (5)· sias wasser-
(3) geg©all}-e2rli$gQBte Sttttsplatte (t) imt öia Sst
Bin- wa& Äii;©lßifeaalie (6>7) -söiöiQ
tes Sie gtttsplattsa Torbinäeöäe BMb@_ (ίί9ί2}9
■- sclil±eS©m
Stützplatt©» (I8S) vom Bimlai-
sind iiai öeB die Elektroden C3 §4) tercii eine MemliEsia, |22)
getrennt sind»
5e Zelle naoii einem der Ansp3?üohe 3- ©der 4* tadn^oa g©k©BHzeiohnets
daiB die Kathode (3) oder ti® Anode (4) perforiert ist. .
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| GB1805666A GB1162212A (en) | 1966-04-25 | 1966-04-25 | An Electrolytic Method for the Purification of Sewage or like Effluents |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1658053A1 true DE1658053A1 (de) | 1970-06-11 |
Family
ID=10105889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19671658053 Pending DE1658053A1 (de) | 1966-04-25 | 1967-04-25 | Verfahren zur Reinigung von Abwaessern oder aehnlichen Medien und elektrolytische Zelle zur Durchfuehrung des Verfahrens |
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