DE1943380A1

DE1943380A1 - Verfahren und Vorrichtung zur elektrolytischen Wasserreinigung

Info

Publication number: DE1943380A1
Application number: DE19691943380
Authority: DE
Inventors: Jorge Miller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-08-12
Filing date: 1969-08-26
Publication date: 1971-03-11
Also published as: GB1256589A; FR2057332A5; BE737464A

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL·. ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN

PATENTANWiLTE

D-8000 MDNCHEN 80 · MARIA-THERES1A-STRASSC 6 · TELEFON (0811) 441061 ~ ^{w v}

PEDRO DE ARIETA-ARAUNABENA RUIZ, DURANGO (VIZGAYA) Spanien

Verfahren und Vorrichtung zur elektrolytischen Wasser-

re inigung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur elektrolytischen Wasserreinigung. Insbesondere betrifft sie die Ausflockung der Verunreinigungen, die Belüftung des Wassers zur Zufuhr des erforderlichen Sauerstoffs, das. Chloren des gereinigten und mit Sauerstoff angereicherten Wassers sowie die Beigabe oligodynamischer Elemente, sofern es sich um Wasser handelt, welches gegen Chlor resistente Mikroorganismen, wie Amine, Pilze, Viren und dergleichen, enthält.

Das bisher bekannte Verfahren zur Wasserreinigung, die das Wasser verwendbar und trinkbar machen soll, besteht darin, daß das Wasser zunäohst mit einem Doppelsulfat

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elnes dreiwertigen Metalls oder von Eisen-III-Salzen und einer Base, im allgemeinen Kalk, versetzt wird, wodurch sich. Klumpen bilden, die alle im Wasser in Suspension befindlichen Stoffe mitnehmen und sich in geeigneten Absetzbecken ablagern. Ferner wird das Wasser zur Ersetzung des fehlenden Sauerstoffs belüftet. Dieser Sauerstoffmangel wi-rd durch lösliche, organische, reduzierende Stoffe, die von Mikroorganismen erzeugt werden oder von Fäkalien stammen, oder durch anorganische, reduzierende Stoffe erzeugt, die von mineralischen Schichten, welche das Wasser durchqueren, oder von Fabrikabfällen, die in die Flüss-e geschüttet wurden, stammen. Nach der Reinigung und Sauerstoffanreicherung des,Wassers wird dieses mit einer Menge, an Chlor versetzt, die zur Zerstörung der möglichenfalls in ihr enthaltenen Mikroorganismen ausreicht, und wird dem Verbrauchernetz zugeführt* In tropischen Landern wurden zahlreiche Mikroorganismen, die gegen Chlor resistent sind, gefunden. In diesem Fall werden Spezialfilter verwendet, die im allgemeinen Silber enthalten und auf die chlorresistenten Mikroorganismen wirken. Ohne vorherige Behandlung des Wassers bewirkt die Zugabe von'Silberionen jedoch die Blockierung des Silbers, falls das Wasser Sulfide" enthält, die Silbersulf ide bilden, wodurch das Silber seine oligodynamischen Eigenschaften verliert.

Zur Durchführung aller der genannten Arbeitsgänge ist normalerweise eine Wasserführung mit einem angegliederten Labor erforderlich, was die Verwendung kostspieliger Anlagen und ein zur Kontrolle der ständigen und ununterbrochenen dosierung.der erforderlichen Stoffe geeignetes Personal notwendig macht. · _: '

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Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von Wasser zu schaffen, bei welchem die Ausflockung, die Belüftung, die Chlorierung und die Zugabe oligodynamischer Elemente auf elektrolytischem Weg vor sich geht, was eine automatische Kontrolle der benötigten Stoffe gestattet und gleichmäßige Qualität und Reinheit gewährleistet.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Reinigung von Fabrikabwässern sowie von Schmutzwasser zur Verhinderung der Verschmutzung von Flüssen zu schaffen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung.ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, wobei auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen ist. Auf dieser Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Ausflockungsund Belüftungskreises.

Fig. 2 das Schaltschema einer Gleichstromquelle zur Speisung der elektrolytischen Reinigungsanlage.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des Ausflokkungs- und Belüftungskreises. Dieser besitzt eine Gleichstromquelle 1, ein Amperemeter 2, das mit einem Regelwiderstand $ in Reihe geschaltet ist, der seinerseits mit einer Eisenelektrode 4 in Reihe geschaltet ist. Diese Eisenelektrode befindet sich in dem Leitungsrohr 5» das eine Katode bildet, da es über den Leiter mit dem negativen JPol der Stromquelle 1 verbunden ist, wodurch ein geschlossener Stromkreis gebildet wird. Auf

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die Eisenelektrode 4- folgt eine Kohleelektrode 7, <üe mit einem Regelwiderstand 8 und einem Amperemeter 9in Reihe geschaltet ist. Das Amperemeter 9 ist mit dem positiven Pol der Stromquelle 1 verbunden. Das Leitungsrohr 5 stellt sowohl gegenüber der Eisenanode als auch gegenüber der Kohleanode eine Katode dar.

Der Stromfluß in der Eisenanode 4- wird- mithilfe des Regelwiders tanc^ 5 ,je nach der Strömung und den Eigenschaf-

'vO ^^en ä-^es ^zu reinigenden Wassers eingestellt. Dieser Strom löst die Eisenelektrode j so daß je nach dem Cbcydations-Reduktionspotential der Lösung Eisen-II- und Eisen-III-Ionen gebildet ,werden. An der Wandung des Leitungsrohres

; 5 bilden sich in I\^Tähe der Eisenanode Hydroxyl-(OH~)-Ionen und freier Wasserstoff. . . · _:

Der der Kohleelektrode 7 eingespeiste Strom erzeugt, wenn der Gehalt an Chloriden größer als ρ Teile pro I4illionen ist, an dieser Hypochloritionen₃ welche die Eisenäl-Ionen und alle anderen möglichenfalls in dem Wasser enthaltenen reduzierenden Elemente - organischer oder anorganischer Natur - oxydieren. Jede beliebige kleine Menge an Hypochlorit₉ das sich als Überschußbildet, zersetzt sich in Anwesenheit der Eisenlclumpen und bildet freien Sauerstoff. . ·

Die sich bildenden JjJisen-III-Ionen reagieren mit den OH~ Ionen und bilden Eisen-IIl-Hydroxydflocken, die alle im Wasser in Suspension befindlichen Verunreinigungen mitnehmen. Diese setzen sich in einem Behälter 10 ab. Das abgeklärte und bereits gelüftete Wasser durchfließt eine Leitung 11_s die eine mit einem; ßegelwiderstand 13 und einem Amperemeter 14 verbundene Kohleelektrode 12 enthält. Die der Kohleelektrode gelieferte Stromraenge ist

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proportional zu der durchströmenden Wassermenge₂ so daß sie dem Wasser die gewünschte Menge an freiem Chlor liefert. Obwohl die Elektrode 7 dieses Chlor 'im Überschuß liefern kann, empfiehlt es sich, nach Klärung des Wassers nachzuchloren und die zerstörende katalytische Wirkung des Chlors der Klumpen zu vermeiden«, Außerdem ist eine mit einem Eegelwiderstand 16 und einem Amperemeter 17 verbundene Silberanode 15 vorgesehen, die proportional zum Wasserfluß Silberionen lieferte Ξ3 wurde festgestellt, daß ein Teil Silber auf .200 Millionen (Teile Was- Q ser zur Beseitigung jedes beliebigen chlorresistenten Mikroorganismus genügt.

Nicht alle Wasserarten enthalten Chloride in ausreichender Menge (bei weniger als vier Teilen pro Million entsteht kein freies Chlor). In diesem Pail können anstelle der Kohleelektroden 7 und 12 Platinelektroden verwendet werdenj die anstelle von Bypochloriten Peroxyde bilden. Diese Peroxyde liefern ebenso den für das Wasser erfor- · derlichen Sauerstoff an der Elektrode 7 als auch eine Menge an Eestperoxyd in dem durch die Elektrode 12 behandelten Wasser₅ das wirksam als keimtötendes Mittel ' ^. wirkt.

In zahlreichen IPällen₉ in denen das Wasser.beträchtliche Itengen an Eisen in Eisen-Il-Form enthält₉ was beispielsweise bei zahlreichen Abwässern und boi ^was3er aus sisenhaltigsn Quellsn der Fall ist₃ ist die Eisenelslctroda 4 nicht erforderlich, da hierbei die zur Ausflockung erforderlichen Eiaenionen in dem zu behandelnden Wasser ^;^7orhandon sind und lediglich durch die Elektrode 7 zu oxydiorsp. sind.

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Fig. 2 zeigt das Schaltschema einer Gleichstromquelle, die in der elektrolytischen Wasserreinigungsanlage verwendet wird. 'Hierbei wird eine Wechseistromquelie 1 benutzt 9 die einen abgeschirmten Transformator 2 speist, dessen Ausgang eine Einphasengleichrichterbrücke 3 speist., Am Ausgang dieser Gleichrichterbrücke· ist ein Widerstand 4· zum Schutz der Dioden der Gleichrichterbrücke und des Kondensators 5 vorgesehen», der den gleichgerichteten Austrittsstrom gleichrichtet.

In dem Stromkreis ist vor einem Relais 7 eine Schmelzsicherung 6 in Reihe geschaltet«, Das Relais 7 is-t in Normalstellung offen und wirkt auf eine Solenoidspule 9 ein₃ die im Normalzustand geschlossen und mit der Stromquelle 1 verbunden ist. Biese 8olen.oidspule wirkt auf das den V/aas erdurchgang steuernde Ventil 10 einv₃ das in erregtem Zustand geöffnet isto Sie an den Polen

8 angeschlossenen Elektroden, die Eegeiwiderstände und die Amperemeter sind auf ?ig_o 2 nicht dargestellt.

Durch Schmelzen der Sicherung 5 infolge eines Surz-Schlusses der Elektroden wird das Relais 7 ausge- . schaltet 3 welches die Verbindung zu der Soienoidspule

9 unterbricht und den V/asserdurchgang in der Leitung 11 sperrt3 so daß kein unbehandeltes Masssr öle Vorrichtung durchströmen und die Vertaiieraniagan verschmutzen kann_e Ebenso unterbricht da3 Relais 7 D®i einöa Ausfall dar elektrischen Speisung das Durchströmen von- nicht behandeltem Wasser. · ■

Es können hierbei eine Reihe anderer bslianntör Stronverxiiendet werden_β Famer können, auch Battsrion

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als Stromquelle9 Mikrorelais mit Schwimmern und anstelle der durch Solenoidspulen gesteuerten -Ventile mit dem Stromkreis gekoppelte Pumpen verwendet v/erden₅ die den Wasserdurchstrom unterbrechen, wenn sie nicht mehr gespeist werden. Jedes verwendete elektromagnetische System muß den Durchgang von nicht behandeltem Wasser in die Verteilerleitungen und damit deren Verschmutzung verhindern können.

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Claims

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1. Verfahren zur elektrolytischen Wässerreinigung., dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserverunreinigungen durch elektrolytische Lösung einer Kohleanode (4) in Form von Eisen-III-Hydroxydflocken ausgeflockt werden, indem die von der Kohleanode gebildeten Eisen-II— Ionen zur Oxydierung der Eisen-II-Ionen oxydiert werden und der zur Belüftung des Wassers erforderliche

^ Sauerstoff geliefert wird, diese Suspension abgeklärt wird, das geklärte und mit Sauerstoff angereicherte - Wasser mittels einer zweiten Kohleanode (12) nachge— chlort wird, welche mit dem zur Bildung eines entsprechenden Überschusses an freiem Chlor erforderlichen ; Strom gespeist wird und dieses ausgeflockte, belüf— tete und gechlorte Wasser mit einer Platinanode behandelt wird, welche den erforderlichen Silberionenpegel liefert.

2. Vorrichtung zur Durchführung· des Verfahrens nach

; Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen (2, 3ν &i.■- 9j 8, 1^ 15, 16, 17) zur Messung und Steuerung des ^; ■ elektrischen Stromes in den Anoden (4-,. ?₈ 12, 15)»niifr deren Hilfe dieser zum Durchfluß des zu behandelnden . Wassers proportional gehalten werden, kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Einrichtungen (6» 7ι 9» 10), welche den Durchgang von infolge von Stromausfall oder Kurzschlüssen nicht behandeltem Wasser sperren.

; ■ 4« Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3%dadurch gekennzeichnet, daß-bei einem Chloridgehalt von weniger ' als dem zur Bildung freien Chlors erforderlichen Mini-

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mum anstelle von Kohleanoden (7, 12) Platinanoden oder Anoden aus Inertme.t allen vorgesehen sind, welche anstelle von Chlor als Oxydierungs- und Entkeimungsmittel dienende Peroxyde liefern.

5« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß "bei Behandlung von chlorresistente Mikroorganismen enthaltendem Wasser eine Silberelektrode (15) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5j dadurch gekennzeichnet, daß bei Behandlung von Wasser, das Eisen-II—Ionen in einer zur Ausflockung nicht ausreichenden Menge enthält, eine Eisenelektrode (4) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch Einrichtungen (1-5)j die eine Gleichstromquelle zur Speisung der Reinigungsvorrichtung bilden, wobei die erforderlichen Verbindungen und Kontrollorgane vorgesehen sind und die leitenden Wände der Wasserleitungen als Katode dienen.

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