DE19819303A1

DE19819303A1 - Verfahren zur Anlage zur Eliminierung von Phosphat aus Flüssigkeiten, insbesondere Abwässern, fließenden Gewässern o. dgl.

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Publication number: DE19819303A1
Application number: DE1998119303
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-04-30
Filing date: 1998-04-30
Publication date: 1999-11-04
Also published as: WO1999057062A3; WO1999057062A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Eliminierung von Phosphat aus Flüssigkeit, insbesondere Abwässern, fließenden Gewässern o. dgl., und ist dadurch gekennzeichnet, daß die zur Fällung des Phosphates erforderlichen Metallionen, insbesondere Fe·3+· und Al·3+·, durch Elektrolyse der Abwässer oder Gewässer mittels durch elektrischen Strom beaufschlagte Eisen- und/oder Aluminiumelektroden gebildet werden, derart, daß Metallionen und Wasserstoffionen positiv geladen zur Kathode und negativ geladen zur Anode strömen, wo sie entladen und als Atome abgeschieden und in das Abwasser geleitet werden und so die Phosphateliminierung bewirken. Die Erfindung betrifft ferner eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Eliminierung von Phosphat aus Flüssigkeiten, insbesondere Abwässern, fließenden Gewäs sern od. dgl. Außerdem gibt die Erfindung eine bevorzugte Aus führungsform einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens an.

Bekanntlich trägt das Phosphat in Abwässern und fließenden Gewässern zur Bildung von Algen und anderem Phytoplankton als Verursacher massenhafter Algenentwicklung und deren katastrophaler Folgen für Seen und Meere bei.

Die bisher bekannten Verfahren zur Eliminierung von Phosphaten aus den genannten Gewässern beruhen ausschließlich auf der Anwendung von Chemikalien. So bilden sehr viele mehrwertige Metallionen nach Zugabe zum Abwasser mit den darin gelösten Phosphationen unlösliche Verbin dungen, die durch Ausflockung eliminiert werden können. Zur Phosphat fällung werden aus wirtschaftlichen Gründen Fe³⁺, Al³⁺, F²⁺ und Ca²⁺ un gelöst oder als Lösungen eingesetzt. Durch die Dosierung von Metall salzen erfolgt ein Anionenaustausch, PO₄ ^3- wird entfernt und Cl^- oder SO^4- gelangt in das Abwasser.

Weitergehende Erklärungen über die chemische und biologische Phosphatfällung ergeben sich aus dem Lehrbuch "Abwassertechnik" Hosang/Bischof, B. G. Teubner, Stuttgart, 1993, S. 459 bis S. 470, sowie aus dem ATV-Arbeitsblatt, S. 4 bis S. 13. Auch der Firmenprospekt "KRONOS Wasser-Fibel, Phosphat-Elimination" der Kronos International Inc., Langenfeld, beschreibt biologische Verfahren zur Phosphateliminierung.

Sämtliche vorbekannten Verfahren beruhen also auf der chemischen oder biologischen Phosphateliminierung und benötigen daher die groß technische Herstellung und Anlieferung entsprechender Chemikalien, um die Phosphatfällung durchzuführen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein anderes Ver fahren zur Eliminierung des Phosphates in den genannten Gewässern zu schaffen, bei dem die erforderlichen chemischen Substanzen nicht be nötigt werden.

Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird ein Verfahren der ein gangs genannten Art vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die zur Fällung des Phosphates erforderlichen Metallionen, insbe sondere Fe³⁺ und Al³⁺, durch Elektrolyse der Abwässer oder Gewässer mittels durch elektrischen Strom beaufschlagte Eisen- und Aluminium elektroden gebildet werden, derart, daß Metallionen und Wasserstoffionen positiv geladen zur Kathode und negativ geladen zur Anode strömen, wo sie entladen und als Atome abgeschieden und in das Abwasser geleitet werden und so die Phosphateliminierung bewirken.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden mehrere Vorteile er reicht. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine verbesserte Gesamtreinigung des Abwasserstroms im Hinblick auf den Ph-Wert, ver besserte Absetzungsbedingungen von Schlämmen, Reduzierung von CSB, BSB od. dgl. Ferner entfallen durch das erfindungsgemäße Verfah ren Straßentransport mit Flüssigfällmitteln, wie Eisen- oder Aluminium lösungen, die Gefahrenstoffe für die Umwelt darstellen. Durch den Weg fall der Zudosierung dieser Lösungen entfallen notwendige Tankanlagen zur Bevorratung, und im Abwasser ergibt sich eine allgemein verbesserte Reinigungsleistung.

Durch das Entfallen der Straßentransporte, die eine große Anzahl von Tanklastzügen, sinkt auch die Umweltbelasung von Auspuffgasen CO₂ ganz erheblich. Die Energiekosten werden durch die Stillegung von Do sierstationen für die Fällstationen weitgehend ausgeglichen. Verschleißko sten und Reparaturen an Pumpen, Leitungen und Tankanlagen fallen nicht mehr an. Ebenso existiert keine Gefahr mehr für die Verschmutzung von Böden und Grundwasser durch auslaufende Fällmittel.

Eine besondere Ausführung des Verfahrens besteht darin, daß die Elek troden als Anoden bzw. Kathoden aus beliebigen Eisen- und Aluminium legierungen bestehen.

Ferner kennzeichnet sich das Verfahren gemäß der Erfindung auch da durch, daß die Zufuhr zu den Elektroden gleichpolig oder polumschaltbar ist.

Anhand der Zeichnung soll am Beispiel einer bevorzugt anzuwendenden Anlage das Verfahren gemäß der Erfindung näher erläutert werden.

Die Figur der Zeichnung zeigt im Prinzip die Darstellung der Anlage zur Durchführung des Verfahrens.

Das von Phosphat zu eliminierende Abwasser wird durch ein U-förmiges Gerinne 1 geführt. In diesem Gerinne befinden sich in einem Kunststoff trägergestell 2 in Form einer Batterie abwechselnd mehrere Stahl- und Aluminiumelemente 3, die abwechselnd miteinander verbunden sind und über ein zweipoliges Elektrokabel 4 mit einem Schaltschrank verbunden sind. Der Schaltschrank 5 enthält einen Trafo, Gleichrichter, Polumschal ter, Voltmeter, Amperemeter, Schaltschütze und FI-Schalter, Sicherungen sowie die Abgänge zu den Elektroden. Ferner ist ein Regelschaltgerät im Schaltschrank 5 enthalten. Der Schaltschrank 5 ist ferner über ein Kabel 6 mit einer Meßstelle verbunden und über ein Kabel 7 mit der Stromzufüh rung.

Die Elektroden 3 können aus beliebigen Stahl- und Aluminiumlegierungen bestehen und sind mit einer nach Zulauffracht festgelegten Anzahl und Größe von Opferelektroden als Kathode und Anode ausgelegt. Die Elektroden sind mit elektrischem Strom, dessen Spannung und Stromstärke regelbar ist, verbunden. Durch die vorhandene Leitfähigkeit des Abwassers oder Gewässers wird eine Brücke zwischen den positiv und negativ gepolten Metallplatten erzeugt, welche die freigesetzten Metallionen zu ihrer entsprechenden Wanderung veranlaßt, wo sie an den entsprechenden Elektroden in Metallatome umgesetzt werden und zur Eliminierung des Phosphates wirksam werden.

Der Aufbau der Anlage kann in Modulbauweise fertig vormontiert in Kunststoff-Stahl-Edelstahl-Beton-Keramik-Glasfaserteilen oder anderen abwasserfesten Materialien vorgenommen werden. Die Module werden nach Gerinne-Maßen gefertigt und an dem in der Anlage festgelegten Standort montiert. Die Anlage kann auch in Einzelteilen geliefert und montiert werden.

Der Einsatz der Anlage und des Verfahrens gemäß der Erfindung kann an beliebigen Orten an einer Klär- oder sonstigen Reinigungsanlage ein gesetzt werden. Hierbei sind folgende Einsatzmöglichkeiten denkbar:

- Zulauf zur Kläranlage
- vor, in oder hinter Pumpwerken
- hinter der Rechenanlage
- hinter der Feinrechenanlage
- vor, in oder hinter der Sandfanganlage
- im Zu- oder Ablauf der Vorklärung
- im Zu- oder Ablauf einer vorgeschalteten Deni-Stufe
- im Zu- oder Ablauf der biologischen Stufe
- im Zulauf der Nachklärung

Bei zweistufigen Anlagen

- im Zu- oder Ablauf der Tropfkörperanlage
- im Zu- oder Ablauf der Deni-Stufe
- im Trübwasserablauf von Vor- oder Nacheindickern
- im Filtratablauf von Entwässerungsanlagen
- im Trübwasserablauf von anaeroben Anlagen
- im Einsatz von Güllegruben Eliminierung von Phosphat, Amonium, Ni trat
- in Bachläufen und stehenden Gewässern
- in Behältern jeder Art und Bauweise bei Grundwassersanierung oder Aufbereitung von Brauchwasser
- im Ablauf bei Waschmittelherstellern und Wäschereien
- im Ablauf von Fischzuchtanlagen.

Claims

1. Verfahren zur Eliminierung von Phosphat aus Flüssigkeiten, insbesondere Abwässern, fließenden Gewässern od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß die zur Fällung des Phosphates erforderlichen Metallionen, insbeson dere Fe³⁺ und Al³⁺, durch Elektrolyse der Abwässer oder Gewässer mit tels durch elektrischen Strom beaufschlagte Eisen- und/oder Alu miniumelektroden gebildet werden, derart, daß Metallionen und Wasser stoffionen positiv geladen zur Kathode und negativ geladen zur Anode strömen, wo sie entladen und als Atome abgeschieden und in das Ab wasser geleitet werden und so die Phosphateliminierung bewirken.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch neben-, über- oder ineinander eingebaute Opferelektroden mit plus und minus parallel oder wechselnd gespeisten Elektroden (An- und Kathode) und, durch das Medium gebrückt (Art Kurzschluß oder Widerstand), Metallionen und Wasserstoffionen positiv geladen zur Kathode und die negativ geladenen zur Anode, wo sie sich entladen und als Atome abgeschieden werden, in das Abwasser geleitet und die Phospateliminierung bewirken.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden als Anode bzw. Kathode aus beliebigen Eisen- und Aluminium legierungen bestehen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gestalt der Elektroden sowohl in Platten, Rund-, Flach-, Rechteck-, Quadrat-, Vieleckstäben und Rohren in jeder Form vorliegen kann.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialwandstärke, je nach Art der Ausführung, zwischen 1 mm und 100 mm schwanken kann.

6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsabstand der Elektroden zwischen 2,5 mm bis 200 mm betragen kann.

7. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzufuhr zu den Elektroden gleichpolig oder polumschaltbar ist.

8. Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem von Abwässern oder Gewässern durchfluteten Gerinne (1) eingesetzten Trägergestell aus Kunststoff oder anderen nichtleitenden Werkstoffen mehrere Stahl- und/oder Aluminiumelemente (3) in Form einer Batterie abwechselnd angeordnet sind, die abwechselnd miteinander verbunden sind und über ein zweipoliges Elektrokabel (4) mit einem Schaltschrank (5) verbunden sind, der einen Trafo, Gleichrichter, Polumschalter, Voltmeter, Amperemeter, Schaltschütze und FI-Schalter, Sicherungen sowie Abgänge zu den Elektroden enthält.

9. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (3) aus beliebigen Stahl- und/oder Aluminiumlegierungen bestehen und mit einer nach Zulauffracht festgelegten Anzahl und Größe von Opferelektroden als Kathode und Anode ausgelegt sind.