DE2158791B2 - Chargenweise, elektrolytische Abwasserreinigung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reinigung von Abwässern, die mit störenden Stoffen belastet sind, durch Hindurchleiten eines elektrischen Stromes und nachfolgendem Abscheiden der störenden Stoffe.

Bei einem bekannten Verfahren zur elektrolytischen Abwasserreinigung ist vorgesehen, daß das zu reinigende Abwasser eine Elektrolysekammer durchströmt, wonach die so behandelte Flüssigkeit durch ein Filter geleitet oder einem Absetzbecken zugeführt wird. Bei diesem bekannten Verfahren ist ein hoher Aufwand an elektrischer Energie erforderlich und wird nur eine geringe Verminderung des biologischen Sauerstoffbedarfes erreicht.

Bei einem anderen bekannten Verfahren ist vorgesehen, zu reinigendem Abwasser, welches von Papierfabriken herrührt, Gelatine oder Casein zuzusetzen, danach eine elektrolytische Behandlung vorzunehmen und schließlich die zu entfernenden Stoffe durch Flotation abzuscheiden. Es ist dabei ein Energieaufwand von 633 Wh/m³ des zu reinigenden Wassers erforderlich, um durchschnittlich 99% der Zellstoffasern aus dem Wasser zu entfernen.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren eingangs erwähnter Art zu schaffen, bei dem mit einem geringen Energieaufwand eine sehr wirksame Reinigung der behandelten Flüssigkeiten erzielt werden kann und gleichzeitig nur eine verhältnismäßig geringe Behandlungsdauer erforderlich ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man zur Elektrolyse einen durch Gleichrichtung erhaltenen Gleichstrom mit 1,25 bis 25% Anteilen an Oberschwingungen verwendet, wobei die Frequenz der Oberschwingungen bei etwa 150 Hz liegt, den hierdurch erzielten, flotierten Schlamm durch intensives Rühren mit dem zu behandelnden Abwasser vermischt und einen Teil der erhaltenen Suspension als Zusatz zur nächsten Charge im Becken beläßt.

Die beim erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehene chargenweise Behandlung der Flüssigkeit in abgeschlossenen Beckeneinheiten vermeidet Verluste an elektrischer Energie durch außerhalb der Behandlungszone fließende Ströme, wie sie bei kontinuierlichem Durchfließen von Behandluneskammern auftreten können.

Durch die chargenweise Abwasserelektrolyse tritt eine wesentliche Herabsetzung des Energieverbrauches ein. Eine weitere Herabsetzung des Energieverbrauches und eine bedeutende Erhöhung der Wirksamkeit der elektrolytischen Behandlung wird durch die Verwendung an sich bekannter, löslicher Anoden erzielt, durch weiche flockende Ionen in die zu behandelnde Flüssigkeit eingebracht werden, wodurch das Ausflokken der zu entfernenden Stoffe außerordentlich

to begünstigt wird. Dies ist besonders am Beginn der elektrischen Behandlung des Abwassers von Bedeutung. Auch hier können keine Verluste an geAocktem Anodenmaterial durch dessen Abfließen entstehen. Bei der Elektrolyse bildet sich H2 in Form von Gasbläschen,

is die sich an Schlammflocken anlagern und diese an die Oberfläche der Flüssigkeit tragen. Durch intensives Durchrühren der im Becken befindlichen Flüssigkeit werden diese an der Flüssigkeitsoberfläche befindlichen Schlammflocken wieder in das Abwasser zurückgeführt, wobei an diesen Schlammflocken auch eine Anlagerung weniger ausflockungswilliger, störender Stoffe erfolgt Es werden dabei auch Teilchen von diesen Schlammflocken aufgenommen, die an sich nicht zur Flockung neigen. In ähnlicher Weise wird die Einleitungsphase der Behandlung dadurch wirksam unterstützt, daß beim Ablassen der Flüssigkeit aus dem Becken ein Teil der Suspension als Zusatz zur nächsten Charge im Becken belassen wird. Das Rühren wird vorteilhaft mit Unterbrechungen vorgenommen.

Man kann den Oberschwingungsgehalt des Stromes im Zuge der Behandlung der Flüssigkeit verändern. So ist es beispielsweise möglich, in der ersten Phase der Behandlung einen durch 24phasige Gleichrichtung erhaltenen Gleichstrom, der einen Oberschwingungsanteil von nur 1,25% aufweist wirksam werden zu lassen und damit die Ionisierung der Flüssigkeit mi; Ionen aus der Anode auszuführen. Danach kann beispielsweise eine automatische Umschaltung auf durch Dreiphasengleichrichtung erhaltenen Gleichstrom erfolgen, dessen Oberschwingungsanteil bei etwa 25% liegt, wobei die Frequenz der Oberschwingungen vornehmlich bei etwa 150 Hz liegt. Solcherart kann man durch Verändern der Phasenzahl der Gleichrichtung im Stromversorgungsaggregat die Oberschwingungen wesentlich verändern und zeitweilig stärker pulsierende elektrische Energie zuführen. Dies ist insbesondere in Zusammenhang mit der Bewegungsgröße der einzelnen Teilchen in der Flüssigkeit, die für ein Zusammentreffen solcher Teilchen wesentlich ist, von Bedeutung. Die Wirksamkeit der pulsierenden Energie kann durch eine kurzzeitige Erhöhung der Spannung noch vergrößert werden, was zu heftigen Konvektionen zwischen den Elektroden führt, wobei man durch gleichzeitige Zuschaltung schnellaufender Rührwerke eine äußerst hochturbulente Strömung im Behandlungsbecken erzeugen kann, womit die chemischen Reaktionen in der Diffusionsschicht erheblich beschleunigt werden.

Durch zusätzliches Rühren der Flüssigkeit kann die Reaktion in der Diffusionsschicht der Anode beeinflußt werden. Dies trifft insbesondere für die Diffusionsgrenzstromdichten zu, die bei turbulenten Strömungen m kurzzeitigen Änderungen der Dicke der Diffusionsschicht führen, wobei unregelmäßige Stromschwankungen entstehen.

Um einen möglichst kontinuierlichen Zu- und Ablauf der Flüssigkeit zu erzielen, sieht man vorteilhaft für die elektrische Behandlung der Flüssigkeit mehrere Bekkeneinheiten vor, die nacheinander gefüllt und nachein-

ander entleert werden.

Zum Hindurchleiten des elektrischen Stromes durch die Flüssigkeit verwendet man vorteilhaft Doppelelektroden, die zwei äußere Elektroden, die vornehmlich für den Betrieb als Kathoden vorgesehen sind, und eine innere Elektrode, die vornehmlich für den Betrieb als Anode vorgesehen ist, aufweisen. Solche Doppelelektroden können sehr leicht in die Beckeneinheiten eingesetzt und aus diesen im Bedarfsfall entnommen werden. Es ist dabei der Gefahr von Kurzschlüssen dadurch weitgehendst vorgebeugt, daß Elektroden der gleichen Polarität an der Außenseite jeder dieser Doppelelektroden angeordnet sind. Weiter sind die inneren Elektroden dieser Doppelelektrodenanordnungen gegen mechanische Einwirkungen gut geschützt und können bis zu einer sehr geringen Dicke abgearbeitet werden.

Insbesondere dann, wenn im Abwasser organische Stoffe gelöst sind, ist es von Vorteil, durch Elektrolyse in der Flüssigkeit naszierenden Sauerstoff zu bilden, der dann auf die gelösten organischen Stoffe einwirkt und z. B. auch im Sinne einer Keimtötung wirksam ist Hierfür sieht man vorteilhaft neben löslichen Anoden auch nichtlösliche Anoden vor, wobei an letzteren die Sauerstoffbildung erfolgt. Man kann dabei so vorgehen, daß gleichzeitig löslichen Anoden Gleichstrom und unlöslichen Anoden Wechselstrom zugeführt wird. Um dabei den Angriff auf in der Flüssigkeit enthaltene gelöste organische Stoffe möglichst intensiv zu gestalten, führt man die Flüssigkeit bzw. Suspension möglichst oft an der Diffusionsschicht der Anoden vorbei.

Durch ein Umkehren der Polarität der Elektroden kann man auf einfache Weise die elektrischen Anlagerungen an den Elektroden von unerwünschten Anlagerungen reinigen. Die Steuerung eines solchen Umpolvorganges kann vorteilhaft in Abhängigkeit von einem Ansteigen der Spannung über einen vorangestellten Wert vorgenommen werden. Sobald dann nach Umpolen die Spannung hinreichend tief gesunken ist, kann man wieder auf die ursprüngliche Polung der Elektroden zurückschalten.
Die Steuerung des Verfahrens erfolgt vorteilhaft in Abhängigkeit von den physikalisch-chemischen Kennwerten der zu behandelnden Flüssigkeit, wobei diese Kennwerte mittels Meßsonden erfaßt werden. In Abhängigkeit von solchen Kennwerten kann man beispielsweise den Oberschwingungsgehalt des Behandlungsstromes verändern.

Besitzt die zu behandelnde Flüssigkeit eine sehr große Leitfähigkeit, ist es vielfach vorteilhaft, in die Zuleitungen zu den Elektroden Widerstände einzufügen.

Es hat sich ergeben, daß die Abscheidungsgeschwindigkeit der in der Flüssigkeit suspendierten Stoffe nach der elektrischen Behandking und auch der nach dem Abscheidungsprozeß vorliegende Reinheitsgrad des Abwassers durch ein intensives Durchrühren der elektrisch behandelten Flüssigkeit zusammen mit dem erzeugten Flockenschlamm im Zuge des Ablassens aus dem Becken, in dem die elektrische Behandlung erfolgte, wesentlich verbessert werden kann. Eine weitere Verbesserung ergibt sich dabei, wenn ein intensives Durchrühren des Abwassers nach der elektrischen Behandlung vor dem Einleiten der Flüssigkeit in den Abscheider ausgeführt wird. Man führt das vorteilhaft in einem eigenen Becken durch. Hierbei kann man auch abgeschiedenen Flockenschlamm zusetzen.

Zur Beschleunigung der elektrischen Behandlung, insbesondere der Anfangsphase derselben, in welcher Ionen in die Flüssigkeit eingebracht werden, kann man der zu behandelnden Flüssigkeit abgeschiedenen Schlamm aus vorhergehenden Chargen zusetzen, in welchem Schlamm sich positive Ladungsträger aus dem Anodenmetall befinden und so auch den Anodenverbrauch vermindern.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Chargenweise, elektrolytische Abwasserreinigung mittels Elektroden, welche aus das Abwasser flockendem Material bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Elektrolyse einen durch Gleichrichtung erhaltenen Gleichstrom mit 1,25 bis 25% Anteilen an Oberschwingungen verwendet, wobei die Frequenz der Oberschwingungen bei etwa 150 Hz liegt,' den hierdurch erzielten, flotierten Schlamm durch intensives Rühren mit dem zu behandelnden Abwasser vermischt und einen Teil der erhaltenen Suspension als Zusatz zur nächsten Charge im Becken beläßt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Gegenwart von organischen Stoffen im Abwasser naszierenden Sauerstoff erzeugt