DE19642999A1

DE19642999A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung und Reinigung von verunreinigten Flüssigkeiten, insbesondere von Industrieabwasser

Info

Publication number: DE19642999A1
Application number: DE1996142999
Authority: DE
Inventors: Werner Schreiber; Ruediger Pipp-Siems
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-10-18
Filing date: 1996-10-18
Publication date: 1997-08-07

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung und Aufbereitung von verunreinigten Flüssigkeiten insbesondere von Schadstoffen enthaltendem Abwasser, mit Hilfe von Elektroden, insbesondere Eisen- und/ oder Aluminiumelektroden, wovon mindestens eine als Opferanode geschaltet ist.

Dieses Elektroflotation genannte Verfahren ist zum Beispiel aus der DE 43 29 272 C1 bereits bekannt.

Nachteilig an dieser bekannten Lösung ist, daß der Reaktor sich innerhalb des Flockungsbehälters befindet und somit das Füllvolumen vermindert. Durch äußere Verschmutzung und ungünstiger Lage ein schneller- und montagefreundlicher Wechsel des Reaktionsbehälters, einschließlich der Anoden/Kathoden, nicht realisierbar ist.

Demgegenüber hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zu schaffen, die einen zeitsparenden- und montagefreundlichen Wechsel der einzelnen Reaktormodule (Reaktorgehäuse incl. Anoden/Kathoden) ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einer die Merkmale des vorliegenden Hauptanspruchs aufweisenden Vorrichtung, vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur Behandlung verschiedenartiger Schmutzwasser mit unterschiedlichen Belastungsstoffen. Der/die Reaktorbehälter sind senkrecht, außerhalb des Flockungs-/Aufnahmebehälters so angeordnet, daß das im Reaktor bereits aufbereitete Abwasser in den dafür vorgesehenen Behälter überläuft.

Die örtliche Anordnung des/der Reaktionsbehälter(s) ist dadurch gekennzeichnet, daß er/sie direkt am Sammelbehälter oder von ihm entfernt, verbunden mit einer/mehreren abwasserführenden Leitung(en) zum Sammelbehälter, installiert ist/sind. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn Roh-Abwasser verschiedener Herkunftsbereiche aufbereitet werden sollen. (Siehe WHG, Anhang 40. Nach dieser Verordnung dürfen Abwässer verschiedener Herkunftsbereiche nicht miteinander vermischt werden). In diesen Fällen kann der Reaktor direkt am Ort der Abwasserentstehung installiert werden und das aufbereitete Abwasser mittels einer Leitung zum Sammelbehälter gefördert werden.

Ein weiterer Nachteil des aus DE 43 29 272 C1 bekannten Reaktors ist die auf 3 Schwertern (Reaktionselektroden) begrenzte Anzahl.

Demgegenüber hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zu schaffen, die das Aufbreitungsvolumen pro Reaktor, sowie unterschiedliche Schaltungen mehrerer Reaktoren zu ermöglichen, welche die Intensität der Aufbereitung und das Durchflußvolumen der gesamten Anlage erhöhen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur Behandlung verschiedenartiger Schmutzwasser mit unterschiedlichen Belastungsstoffen. Entsprechend des jeweiligen Bedarfs wird das einzelne Reaktorgehäuse mit mindestens einer Anode und einer Kathode (2 Schwerter) oder - um das Aufbereitungsvolumen zu erhöhen - mit einer Vielzahl von Reaktionselektroden bestückt.

Die Anordnung des/der Reaktionsgehäuse(s) kann entsprechend des gewünschten Verfahrens im Chargen- sowohl auch im Durchlaufbetrieb erfolgen. Aufgrund der Bauart des einzelnen Reaktorgehäuses kann die Aufbereitung des Abwassers je nach Bedarf mit einem Reaktor oder durch mehrere Reaktoren, die kaskadenförmig in Reihe, parallel oder auch kombiniert - Reihe und parallel - geschaltet werden, erfolgen.

Bei unterschiedlich anfallenden Abwasservolumina ist ein wirtschaftlicher Anlagenbetrieb dadurch möglich, daß durch Zu- oder Abschalten einzelner Reaktoren, insbesondere bei einer Parallelschaltung mehrerer Reaktoren, der Energiebedarf entsprechend den Produktionsfaktoren angepaßt wird.

Ablagerungen auf den Kathodenoberflächen wirken als Isolierschicht und verhindern dadurch einen gleichmäßigen Stromfluß. Somit ist eine gleichmäßige Abwasseraufbereitung nicht gesichert. Durch automatische Umschaltung der Polarität an den Anoden/Kathoden wird eine Selbstreinigung der Oberflächen erzielt und dadurch ein nahezu konstanter Stromfluß gewährleistet. Gleichzeitig ermöglicht die Polaritätsumschaltung die Anpassung des Reaktors an die unterschiedlichen Abwasserbelastungen. Insbesondere wenn unterschiedliche oder gleiche Metalloxyde benötigt werden.

Dies kann insbesondere sein: Ausschließlich Eisenoxyde, Aluminiumoxyde oder andere Oxyde, wie auch eine Kombination bestehend aus mehreren Oxyden.

Zweck der Erfindungen der Zudosierungen von Produkten dient der Verbesserung der bereits bekannten Prozesse der "Elektroflotation" und der "Elektroflokulation" und zwar in der Art, daß die Reinigungen von Abwässern nach den vorgegebenen Einleitwerten, sowie die Rückgewinnung von wiederverwertbaren Stoffen aus dem Abfallprodukt möglich ist.

Durch Zudosierung von Produkten, insbesondere NaCl, wird die elektrische Leitfähigkeit des aufzubereitenden Abwassers verbessert. Das Ziel dieses Verfahrens ist, den Leitwert während der Behandlung innerhalb der min- und max-Werte zu begrenzen.

Dieser Verfahrensablauf kann sowohl manuell als auch automatisch durch entsprechende Steuerungs- und Regelungstechnik erfolgen. Der Verfahrensablauf ist dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der vorhandene Leitwert ermittelt wird. Ist der vorgegebene min- Wert unterschritten, wird ein Produkt, welches den Leitwert erhöht, hinzudosiert und zwar in der Menge, bis der vorgegebene maximale Wert erreicht ist.

Durch Zudosierung von Katalysatoren, insbesondere von chemischen oder biologischen Reaktionsmittel vor- und/oder während der elektrolytischen Abwasserbehandlung, werden Flockung und Fällung des Abwassers beschleunigt. Dieser Verfahrensablauf kann sowohl manuell als auch automatisch durch entsprechende Steuerungs- und Regelungstechnik erfolgen.

Durch Zudosierung von Gasgemischen, insbesondere Ozon, Druckluft oder Sauerstoff als Micro.-Bläschen in die Wirbelkammer des Reaktors, wird die Oxydation organischer Stoffe verbessert und die bereits in DE 43 29 272 C1 genannte Turbulenz unterstützt.

Erfindungsgemäß ist die gesamte Anlage durch Module wie ein Baukastensystem aufgebaut. Elektrische Komponenten (Energie, Meß- und Regeltechnik) und Reaktionskomponenten (Reaktor, Behälter) sind in einzelnen Bausteinen gefertigt, die entsprechend den Anforderungen kombiniert und eingesetzt werden. Dadurch erst ist es möglich, einen dezentralen (siehe WHG, Anhang 40) Aufbau sicherzustellen, eine nachträgliche wirtschaftliche Aufrüstung vorzunehmen und bei Betriebsstörungen einen schnellen Austausch defekter Baugruppen zu gewährleisten.

Claims

1. Verfahren zum Aufbereiten von Schmutz- und Industrieabwasser, sowie die Rückgewinnung von wiederverwertbaren Stoffen aus dem Abfallprodukt. Dies betrifft insbesondere Emulsionen und Abwasser mit hohen Schlammanteilen, wobei durch eine Elektrolysebehandlung in dem Abwasser Sauerstoff- und Wasserstoffbläschen erzeugt werden die eine Fällung und Flockung der Schmutz- und Belastungsstoffe im Abwasser bewirken.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung des/der Reaktionsgehäuse(s) (nachstehend Reaktoren genannt), gemäß DE 43 29 272 C1, jedoch außerhalb eines Sammelbehälters erfolgt. Die Anordnung des/der Reaktor(s)en ist so gestaltet, daß der Überlauf des behandelten Wassers aus dem/den Reaktorgehäuse(n) in den dafür vorgesehenen Behälter erfolgt. Vorteile:

a. Reduktion der Anlagen- Stillstandszeiten, durch schnellen und einfachen Austausch des kompletten Reaktor-Behälters, (kompletter Austausch-Reaktor steht bereit. Der ausgetauschte Reaktor wird während der Betriebszeit der Anlage wieder aufgearbeitet.) Dadurch wird eine hohe Wirtschaftlichkeit erreicht.
b. Humanisierung der Wartung, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktorbehälter außen nicht durch das bereits aufbereitete Abwasser verschmutzt wird. Dadurch wird die Unfallgefahr beim Austausch während der Montage und Demontage sowie die erforderlichen Arbeitszeiten erheblich reduziert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 + 2, dadurch gekennzeichnet, daß das/die komplette(n) Reaktionsgehäuse senkrecht angeordnet ist/sind, so daß eine Strömungsrichtung von unten nach oben vorgegeben ist.
Die Anlage kann als Chargen- und/oder als Durchlaufanlage, entsprechend dem Belastungsgrad des Abwassers, betrieben werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 + 3 dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend dem jeweiligen Mengenbedarf, ein oder beliebig viele komplette Reaktoren, wie insbesondere in Anspruch 3 beschrieben, angeordnet werden können.
Die Ausrüstung der Anlage mit mindestens einem oder mehreren Reaktoren ist gekennzeichnet durch folgende Anordnungen:

a. Ein Reaktor ist so geschaltet, daß ein Durchlaufverfahren sowie auch ein Chargenverfahren durchgeführt werden kann.
b. Mehrere Reaktoren sind parallel geschaltet, so daß jeder Reaktor im Durchlaufverfahren vom Rohwasser durchströmt und das aufbereitete Abwasser durch überströmen in einen gemeinsamen Sammelbehälter eingespeist wird. Durch mehrere Reaktoren wird das Durchlaufvolumen erhöht.
c. Da eine Mindestströmung nicht unterschritten werden darf, ist auch eine Reihenschaltung der Reaktoren sinnvoll. Die Anordnung erfolgt durch kaskadenförmiger Reihenschaltung. Der letzte Reaktor füllt dabei den Sammelbehälter.
d. Unter a, b + c gekennzeichneten Verfahren können entsprechend den Anforderungen miteinander kombiniert werden.
e. Einzelne Reaktorschaltungen (wie unter 4a bis 4d gekennzeichnet), können an unterschiedlichen Betriebsstellen, an denen das Abwasser anfällt, installiert sein.
Die Förderung des aufbereiteten Abwassers zum Sammelbehälter kann mittels Überlauf oder einer Pumpe erfolgen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Reaktionsgehäusen mindestens zwei oder beliebig viele Schwerter als Anode und Kathode geschaltet werden können. Vorteile:

a. Werden drei Schwerter verwendet, erhöht sich die aktive Leistung um 100%. Diese Logik setzt sich beim Einsatz mehrerer Elektroden fort.
Die Einstellung der Abstände der einzelnen Elektroden zueinander, ist wie im Patent DE 43 29 272 einstellbar.
b. Die Anzahl der aktiven Elektrodenflächen richtet sich nach der Abwasserbelastung, des Durchlaufvolumens und der elektrischen Leitfähigkeit des Abwassers.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Polumschalter die Polarität der Gleichstromversorgung an den Schwertern geändert werden kann. Vorteile:

a. An den Oberflächen der Kathoden bauen sich Ablagerungen, die als Isolationsschichten wirken, auf. Dadurch nimmt der Stromfluß, entsprechend der Dichte der Isolationsschicht ab.
b. Durch Umschaltung der Polarität erfolgt eine Selbstreinigung der Elektrodenoberflächen. Dadurch steigt wieder der Stromfluß. Somit wird eine effiziente Aufbereitungsleistung des Abwassers erreicht.
c. Die Polaritätsumschaltung ermöglicht die Anpassung des Reaktors an die unterschiedlichen Abwasserbelastungen. Losbesondere wenn unterschiedliche oder gleiche Metalloxyde benötigt werden. Dies können im Einzelnen sein:
Ausschließlich Eisenoxyde, Aluminiumoxyde oder andere Oxyde, wie auch Kombinationen bestehend aus mehreren Oxyden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch manuelle oder auch automatische Zudosierung von Produkten, insbesondere von NaCl (Kochsalzlösung), die elektrische Leitfähigkeit des zu behandelnden Abwassers verbessert wird.
Ziel dieses Verfahrens ist, den Leitwert während der Behandlung innerhalb der min- und max-Werte zu begrenzen.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor und/oder während der elektrolytischen Abwasserbehandlung Reaktionsmittel hinzudosiert werden.
Dies können insbesondere chemische oder biologische Produkte sein.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Wirbelkammer zusätzlich Gasgemische, insbesondere bestehend aus Ozon, Druckluft oder Sauerstoff als Micro.-Bläschen zur besseren Aufbereitung zugeführt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß Anlagen aus einzelnen Bausteinen (Modulen) entsprechend einem Baukastensystem aufgebaut sind.
Die bezeichneten Module sind insbesondere Elektrik (Energie, Polumschaltung, Meß- und Regeltechnik), Reaktionskomponenten (Reaktor, Behälter) und Peripherie (Pumpen., Rohrleitungen, Filter, Dosiereinheiten etc.). Vorteile:

a. Dezentraler Aufbau (siehe Vermischungsverbot nach WHG, Anhang 40) möglich.
b. Nachträgliche wirtschaftliche Aufrüstung realisierbar.
c. Bei Betriebsstörungen ein schneller Austausch defekter Module sichergestellt.