DE2131879A1

DE2131879A1 - Verfahren und einrichtung zur reinigung und desodorierung von wasser durch kombinierte anwendung von anodischer oxydation, ultraschall und verhefung

Info

Publication number: DE2131879A1
Application number: DE19712131879
Authority: DE
Inventors: August Prof Dr Med Reis
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1971-06-26
Filing date: 1971-06-26
Publication date: 1973-01-18

Description

Patent- und Gebrauchamusterhilfsanmaldung Verfahren und Einrichtung zur Reinigung und Desodorierung von Wasser durch kpinierte Anwendung von anodischer Oxydation, Ultraschall und Verhefung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reinigung von Wasser durch Verhefung von anorganischen und organischen Verunreinigungen, bei den zur Sauerstoffversorgung der natürlich vorhandenen Hefen und Bakterien eins Belfiftung des Wassers während des Verhefungsvorganges durchgeftihrt wird, Gegenstand der Ertindung ist weiterhin eine Einrichtung zur DurchfAhrung dieses Vorfahrens.
Bei den bisherigen bakannten Verfahren zur Wuserreinigung werden die Stoffe die das Wasser verschmutsen, derzeit in Stufen dem Wasser antzogen. Die machanischen Teile werden durch Rachen antferne, die im Wasser schwebenden Stoffe durch Sedimentation oder durch Filteruntg entfernt. Die gelösten Stoffe werden vorwiegend durch Mikroben abgebaut, z. B. in einem Verhefungsverfahren. Die üblichen Mathoden zur Beschlaunigung der natürlichen biologischen Rainigung sind vorwiegand auf eine künstliche Belüftung des Wassers abgestellt und kOnnen nicht befriedigen.
Sie sind insbesonders nicht genügend darauf abgestellt, optimale Voraussetzungen für die Tätigkeit der Mikroben bei ihram Säubarungsprozes zu schaffen. Eine Begranzung dar Mikrobantätigkeit liegt vor allem darin, daß nur die physikalische im Wasser glöste Luft vor diesen ausgenutzt werden kann und daß sie außerdem durch das Vorhandensein giftiger Substanzen in ihrer Tatigkeit gehemmt werden. Solche giftigen Substanzen für beispielsweise Hefebakterien aind Tear, Phenole, Chlorphenole, Phrimidenbasen, Verbindungen von Kupfer. Zink, Nickel, Quecksilber, Chron, Blei, Säuren. Nitrossgass usw.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die das Wasser verunreinigenden Stoffe schneller und gründlicher abzubauen und zu vernichten, als es dAe bisherigen Verfahren ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgenäß dadurch gelöst, daß vor und/ oder während und/oder nach dam Verhefungsvorgang das Wasser einer anodischen Oxydation und einer Beschallung mit Ultraschall ausgesetzt wird. Dadurch wird eine Reihe ven Wirkungen ausgelöst. Einmal wird der Luftsausrstoff durch die Ultraschalleinwirkung schneller in dan physikalisch gelösten Zustand übergeführt, ge daß die Arbeitsbedingungen für die Mikroben zur biologischen Reinigung verbessert worden. Außerdem werden durch die Ultrahaschallung aventuall verhandone kolloidwle organische Hüllen gesprengt, die die Schmutsteilchen bzw, die Mikroben vom physikalisch gelösten Luftsauerstoff im Wasser trannen, Dadurch wird teilwaise schen durch den Lufteausrstoff ein Abbau der giftigen Substansen erfolgen könnsn. Die restlichen Fermentgifte in dem zu reinigenden Wassem könnan @@@chli@@end durch die anediacke Oxydetion @@@@@ka@@ @@@@@ht @@@d@@, @@ die Arbei$abedingungan für die Mi@@@@@@ du@@@ die Ultrabeschalung und die anodische Oxydation wesentlich verbessert werden, kann die nit dieser Maßnahme verknüpfte Schäedigung von Mikroben in Kauf genommen werden, ohne daß dadurch die Effektivität des Verfahrens leidst. Der gleiche Effekt wie mit Ultraschallschwingungen kann in vielen Fällen auch mit Schwingungen ähnlich hoher frequenz außerhalb des Ultraschallbereiches erzielt werden.
Erfindungagesäß kann eine vorteilhafte Ausbildung des Verfahrens dadurch erzielt werdan, daß das zu reinigende Wasser und/ oder die Anoda ständig bawegt w rdn Dadurch werden die ein.
wirkenden Oberflächen nochmals arhöht und der Abbau der Verunreinigungen beschleunigt, Erfindungsgemäß ergibt sich eine besonders einfache Durchführung des Verfahrens dadurch1 daß die zur Verhefung zugeführts Luft gleichzeitig zur Erzeugung von Ultraschallschwingungen dient.
Bei einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens genäß der Erfindung wird ausgegangen von einer Einrichtung, wie sie für den biologischen Abbau bekannt ist und aus in Behälter und Luftzutrittadüsen bestaht.
Nach einen Merknal der Erfindung wird den Bahältor eine aus Kathode, Anode und Diaphragma bestehende elektrolytische Zelle vorgeschaltet und ii Behälter und/oder der elektrolytischen Zelle eine Einrichtung zur Erzeugung von Ultraschallschwingun-Gen vorgesehen. Dabei werden dann zundchst in der vorgeschalteten Einrichtung die Fermantgifte entfernt, wobei schon zur Varbeaserung dieser Entfernung eine Beschallung vorgesehen werden kann Die Beschallung kann aber gleichzeitig oder nur in dem Verhefungabehälter stattfinden.
Eine waitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß der Varhefungsbchälter selbst als elektrolytische Zelle ausgebildet ist. die eine Kathode. eine Anode und ein Diaphragma aufweist und daß vorgeschaltet undloder im Behälter weiterhin eine Einrichtung zur Erzeugung von Ultraachallschwingungen vorgeschen ist. Durch eine Zusammenfassung von Verhafung, anodischer Oxydation und Beschallung mit Ultraschallschwingungen in einem Aggregat entsteht eine sehr einfache Einrichtung.
In Fällen, in denen das Wasser nicht so vorachsutzt ist bzw.
für mehrere Verhe fungsbehäl ter nur eine Bchandlungseinrichtung zur Beschallung mit Ultraschall und/oder zur anodischen Oxydation notwendig ist, kann die Einrichtung erfindungsgenäß vortailhaft so ausgebildet sein, daß nun Einsetzen in den Behälter der Verhefungseinrichtung eine Taucheinrichtung bestchand aus entweder Kathode und/oder Anode und/oder Diaphragma vorgesehen ist, die beim Eindringen in den Behälter mit diesem zusammen eine elektrolytische Zelle bildet und entweder vorgeschaltet und/oder im Behälter und/oder an der Taucheinrichtung eine Einrichtung für Erzeugung von Ultraschallschwingungen vorgesehen ist. Besonders vorteilhaft ist es, an der Taucheinrichtung die Teile für die anodisch Oxydation und zur Erzeugung von Ultraschallschwingungen zusammenzufassen, da dadurch eine besondere einfache bauliche Ausführung entsteht.
Erfindungsgenäß ist es besondere vortailhaft, die Einrichtung zur Erzeugung von Ultraechallschwingungen als Pfeife auszubilden.
Es kann dabei nach einen weiteren Merknal eine Galtonpfeife vorgesehen werden.
Erfindungsgemäß wird die Einrichtung besonders einfach, wann die Pfeife dem Luftzutritterchr bzw. dem Verteiler nachgeschaltet ist.
Eina entsprechend der Erfindung vorteilhafte Ausführung ergibt sich auch dadurch, das die Anode gleichzeitig als Trennwand bzw. Trannzylinder der Varhefungseinrichtung ausgebildet ist.
Baulich besonders kompakt wird die Einrichtung erfindungsgamäß, wenn koaxial zur Anode die ebenfalls zylinderförmige Kathode mit dem zylindrischen Diaphragma liegt und darunter der Vortei ler mit den Pfeifen angeordnst ist.
Besonders einfach wird die Taucheinrichtung gemäß der Ertindung dadurch daß sie aus einer als Anßanzylinder ausgebildeten Anode, einer koaxial dazu innen liegenden zylinderförmigen Kathode und einen zylindrischen dazwischen koaxial angrordneten Diaphragma besteht, wobei die Anode gleichzeitig als Pfeife ausgebildet ist.
In diesem Zusammenhang kann die Luftzufuhrleitung als Dafestigungsteil der Taucheinrichtung ausgebildet sein.
Zur Erhöhung $der Wirkung ist es erfindungagemäß möglich, den Behalter der Verhefungzeinrichtung als Kathode auszubilden und eins Schwing. oder Rühranode vorzusehen, die über den Pfeifen angeordnet ist.
Dabei kann die Schwing- oder R:hranod sit einer außen liegenden Antriebseinrichtung zur Zewegungserzeugung ausgebildet sein.
Bei der Schwinganode kann die außen liegende Antriebseinrichtung entweder gleichzeitig zur Erzeugung der Schwingbawegung ausgaführt zein oder die Schwingbewegung kann erst an der Anode selbst erzeugt werden, wobei dann die Übertragungawelle zwischen Antriebseinrichtung und Anode wie bei der Rühranode nur eine Drchbewegung susführt.
In den Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.
Es zeigen in einzelnen : Fig. 1 den Schnist durch eine Verhefungseinrichtung, die gleichzeitig als elektrolytische Zelle zur anodischen Oxydation ausgebildet ist und Pfeifen zur Ultraschallerzeugung aufweist; Fig.2 eine Taucheinrichtung zum Einbringen in einen entaprachanden Behalter einer Verhefungseinrichtung, wobei an der Taucheinrichtung Anodes Diaphragma und Kathode vorgeschen sind und die Anode gleichzeitig als Galtonpfeifa ausgebildet ist Fig.3 eine Einrichtung, bei der sbenfalls der Verhefungsbahälter eine elektrolytische Zelle darstallt nit einer Rühranode und einem als Kathode dienenden Behälter sowie Pfeilen zur Ultraschallerzeugung.
In der Fig t ist eine Einrichtung dargestellt1 bei der in einem Behälter der Verhefungsvorgang abläuft und zugleich dieser D -hälter als elektrolytische Zelle für die anodische Oxydation ausgebildet ist und Ultraschallpfeifen enthält. Der Behälter ist mit 1 bezeichnet und weist an seines Boden Ultraschallpfeifen 7 auf, die hinsichtlich ihrer Luftzufuhr mit dem Verteiler 6 verbunden sind. Der Verteiler 6 weist andersreeits ein Luftzutrittarohr 5 auf, das von einen nicht dargestellten Druckarzeiger gespeist wird. Oberhalb der Ultraschallpfeifon befindet sich in dem Behälter eine gleichzeitig als Trennzylinder ausgebildete Anode 2, zu der koaxial eine hohlzylindrische Kathode 4 angeordnet ist, die auf ihrer Außenseita das ebenfalls als Iiohlzylinder ausgebildete Diaphragma 3 trägt. Kathode 4 und Anode 2 sind elektrisch an eine Stromquelle angeschlossen, was aber der Übarsichtlichkeit halber nicht dargestellt wurde.
Die in der Fig. 1 gazeichnete Einrichtung ist nicht für kontinuierlichen, zondern für intermittieranden Batriab ausgestaltet, d0 h., der Behälter i wird mit dem zu reinigenden Wasser ge.
füllt, dann wird Luftzufuhr und Strom eingeschaltet und der Reinigungsvorgaqng läuft ab. Nach Abschlus des Rainigungsvorganges wird da. sauber Wasser wieder antnommen, Durch die Luftzufuhr übar das Luftzutrittsrohr 6 im Verteiler S und die Ultraschallpfaifen 7 wird einerseits die zum Ablauf des Verhafungsvorganges nötige Luft eingebracht und andererseits diese Luft zumindest zum großen Tail in einem in Wasser physikalisch gelöstan Zustand versatzt. Anderersaits dient der Ultraschall zur Sprangung dar Schleimhüllen von Schautzpartikaln und Mikroban, Der gleichzeitig ablaufende Vorgang der anodischen Oxydation vernichtat Schmutzteilchen und inabasondere Hafegifts durch den an der Anode entstchanden atomaren Sauerstoff. Durch die Lufteinblasung wird im übrigen im Bchalter eine Wasserzirkulation entsprechend den angegebanen Pfeilen erzielt. Für diese Umwälzung ist, falls notwandig, der Einbau besonderer Fördermittel möglich.
In der Fig. 2 ist eine Taucheinrichtung zur Durchführung des erfindungsgenäßen Varfahrans dargestallt. Diese Taucheinrichtung besteht aus einer Anode S, die zylinderhülsanförmig ausgebildet ist und in die eine ringförmige Galtonpfeife eingesetzt wurde.
Koaxial dasu ist eine zylinderförmige Kathode 11 vorgeschen, die außan von dam Diaphragma 10 usaattolt ist. Die Galtonpfeife 9 wird über ein Luftzutritterohr S und die daven abzweigenden Verteiler 12 gespeist. Die Luft tritt an einem kegligen Ringspalt 14 aus, den axial die Ringschneide 13 gegenüberliegt. Die Luft tritt dann aux der Galtonpfeifa an dan äußaren Öffnungen 16 bzw.
den inneren öffnungen 19 aus und fliest innen bzw. außen an der Anode 8 antlang. Durch die Lufteinblasung wird ein Umwälzvorgang des zu reiniganden Wassers antsprachend dan in Fig. 2 eingezeichnetan Pfeflen hervorgerufen. Die Taucheinrichtung dient zur Anwendung in größaren Behältern bzw, wann für mehrare Behälter nur jawails eine Bshandlungsainrichtung nötig ist.
In der Funktion antspricht auch diese Einrichtung in den Grundzügen der Einrichtung nach Fig. 1, Sie word in das zu reinigende Wasser eingebracht und dann Strem- und Luftzufuhr eing@@chaltet. Dar aus dem Ringspalt 14 auf die Riagschneide 13 auftreffande Luftstrahl ersougt Ultraschallschwingungan, die einerseits eine bessare physikalische Lösung der Luft in dem zu reinigenden Wasser bzwirken, wodurch die Aufnahme der Luft durch die die Verhefung bewirkeaden Bakterien @@leichtert wird. Andererseits worden durch die Ultraschallschwingungen die Schleinumhüllungen von Schmutzteilchen zerstört, wed@@ch sie durch die anedische Oxydation leichter angegriffan und vernichtet wordan könnan.
Dadurch wordan dann awch die Hefegifts, wie eingangs bereits arläutert, unwirksam genacht und der Ablauf der Verhafung dadurch gefördert. In Endeffekt ergibt sich ein hechgradig raines Wasser bei relativ kurzer Bahandlungadawer und geringen Energisaufv-.
In Fig. 3 ist eine weitere bauliche Variante der erfindungagemaßen Einrichtung dargastallt. Auch hierbei spielen sich im.
gleichen Behälter Verhefungzvorgang und anodische Oxydation abt wobei ebenfalls die für den Verhafungavorgang benötigte Luft gleichzeitig zur Erzeugung des Ultraschalls herangezogen wird Der in diesen Fall als Kathode 15 ausgebildete Behälter weist in übrigen einen Schmutzwassereintritt 20 und einen zwasseraustritt 21 auf. Diese Einrichtung ist also nicht für intermittierenden, aondern konrinuierlichen Betrieb ausgelegt. Am Boden des Behälters sind Ultraschallpfeifen 7 vorgeschen, die mit dem Verteiler 6 verbunden sind, der über das Luftzutrittsrchr 5 von einem nicht dargestallten Druckerzeuger gespeist wird. Im Bahälter ist koawial eine Rühranode 18 vorgeschen, die von einem topfförmigen Diaphragma 3 umgeben wird. Im Topfboden des Diaphragnas sind öffnungen 22 vorgeschen, die dan Ultraschallpfeifen 7 gegenüberlieen. Die Rühranode 16 ist mit einer Antriebesinrichtung 17 verbunden, die don Anodankörper in Drehung versetzt,. Auch hier wird durch die Lufteinblasung ein. Umwälzung des zu reinigenden Wassern etwa gemäß den angebrachten Pfeilen verwirkilcht.
Die Wirkungawsies dieser Einrichtung ist ähnlich der in Fig. 1 gezeigten. Ladiglich sind bei der verliegenden Eiarichtung die Anordnung von Kathode und Anode geändert und eine Rühranced vorgeschen worden. Außerden ist der Behälter statt für intermittierenden für kontinuierlichen Bertieb ausgebildet.
Die Rührandode dient dazu, eine Oberflächenvergrö@erung zu erzielan, um damit die Erfassung der durch die anodische Oxydation zu verbrennenden Teilchen vollkommener zu gestalten. Durch die Anwendung einer Rühranode ist es weiter unter Umstanden auch möglich, die Einwirkzeit zu verringern und damit den Wasserdurchsatz bei gleichbleibanden Energieaufwand zu erhöhen, Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiale, sondern kann im Rahmon der grundsätzlichen Gedanken konstruktiv weitgehend abgewandelt warden.

Claims

Verfahren und Linrichtung zur Reinigung von Wasser durch

Kombinierte Anwendung von anodischer Oxydation, Ultraachall und Verhefung P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zur Reinigung von Wasser durch Verhefung von anorganischen und organischen Verunreinigungen bei dein zur Sauerstoffversorgung der natürlich vorhandonan Hefen und Bakterion eine Belüftung des Wassers während des Verhefungsvorganges durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor und/oder während undfodar nach dein Verhafungavorgang das Wasser einer anodischen Oxydation und einer Beschallung mit Ultraschall bzw. Schwingungen ähnlich hoher Frequenz ausgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, : dadurch gekennzeichnet, daß das zu reinigende Wasser und/oder die Anode (t6) ständig bewegt warden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Verhefung zugaführte Luft gleichzeitig zur Erzeugung der Ultraschallschwingungen dient.
4. Einnichtung zur Durchfthrung des Verfahrens nach Anspruch 1, die aus einen Behälter und Luftzutrittedüsan bastcht, da.

durch gekennzeichnet, daß dem Bahälter eine aus Kathode, Anode und Diaphragma bastchande elektrolytische Zelle vorgeschaltet ist und in Behälter und/oder der elektrolytischen Zelle eins Einrichtung zur Erzeugung von Ultraschallschwingungen vorgeschen ist.
5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestchend aus einem Behälter und Luftzutrittadüsen, dadurch gekennzeichnet, daß der Verhefungsbahälter (1) selbat als elektrolytischs hall ausgebildet ist, die eine Kathode (4), eine Anode (2) und ein Diaphragna (3) aufweist und daß vorgeschaltet und/oder in Behälter (1) weiterhin eine Einr£chtung zur Erzeugung von Ultraschallschwingungen (7> vorgesehen tst.
6, Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestchand aus einem Behälter und Luftzutrittadüsen, dadurch gekennzeichnet, daß zun Einsetzen in den Behälter eine Taucheinrichtung, bestehend aus entweder Kathode (11) und/oder Anode (8) und/oder Diaphragma (10) vorgeschen ist, die beim Einbringen in den Bahälter mit diesem zusammen eine elektrolytische Zelle bildet und entweder vorgeschalter und/oder im Behälter und/oder an der Taucheinrichtung eine Einrichtung zur Erzeugung von Ultraschallschwingungen oder Schwingungen mit hohen Frequanzen (9) vorgeschen ist, 7.
Einrichtung nach den Ansprüchen 4 bis o, dadurch gekennzeichnet, das die Einrichtung zur Erzeugung von Ultraschallschwingungen oder Schwingungen hoher Frequenzen als Pfeife (7) ausgebildet ist.
a, Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, da eine Galton-Pfeifa (7) vorgeschen wird.
9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pfeife (7> dem Luftzutrittsrohr (5) bzw, dein Verteiler (6, 12) nachgeschaltet ist.
Ip. Einrichtung nach den Ansprüchen 5 und 7 bis g, dadurch gekannzeichnet, daß die Anode (2) gleichzeitig als Trennwand bzw. Trennzylinder dar Verhefungseinrichtung ausgabildet ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial zur Anode (2) die ebenfalls zylinderförmige Kathode (4) mit dem zylindrischen Diaphragma (3) liegt und darunter der Verteiler (6) mit den Pfeifen (7) angeordnetist.
1,2, Einrichtung nach den Ansprüchen s und 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Taucheinrichtung aus einer als Anßenzylinder ausgebildeten Anode (8), einer koaxial dazu innen liegenden zylinderförmigen Kathode (11) und einem zylindrisehen dazwischen koaxial angeordneten Diaphragma (10) basteht, wobei die Anode (8) gleichzeitig als Pfeife (9) auzgebildet ist,.
3. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftaufuhrleitung (5) als Befestigungsteil der Tauchein-@ung ausgabildet ist.
14. Einrichtung nach den Ansprüchen 5 und 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter als Kathode (15) ausgebildet ist und eine Schwing- oder Rühranode (16) vorgesehen und flber den Pfeifen (7) angeordnet ist.

15, Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwing- oder Rühranode (16) mit einer außen liegenden Antriebseinrichtung (17) zur Bewegungserzeugung ausgebildet ist, L e e r s e i t e