DE2212959B2 - Verfahren zum Trennen von wasserunlöslichen Stoffen und Wasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen von wasserunlöslichen Stoffen, insbesondere ölen, und Wasser.

Die in Industriebetrieben anfallenden Abwässer müssen zur Vermeidung von Umweltverschmutzung geklärt werden. Diese Abwässer enthalten in den meisten Fällen wasserunlösliche Stoffe, die mit Hilfe von Emulgatoren oder mechanisch in dem Wasser emulgiert oder dispergiert sind. Sie enthalten vor allen Dingen Kühlschmierstoffe mit wasserunlöslichen Bestandteilen, Reinigungsmittel und Mineralölbestände.

Um diese Stoffe aufzuarbeiten ist es bekannt, den Abwässern Salze zuzugeben und sie zu erhitzen, so daß anschließend die öl- und Wasserphase getrennt werden kann. Es ist auch bekannt, die Abwässer anzusäuern, die Hauptölmenge abzuziehen und die Restölmenge an Hydroxyde zu adsorbieren. Es ist außerdem bekannt, dem Abwasser hydroxydbildende Salze zuzugeben, die das Mineralöl adsorbieren sollen. Darüber hinaus ist es bekannt, öl durch öladsorbtionsmittel, beispielsweise Kieselgur, zu entfernen. Ferner ist aus DE-PS 6 34 644 ein Verfahren zur Entsäuerung von Milch durch elektrolytische Zersetzung der Säuren unter bestimmten Bedingungen bekannt und in DT-AS 14 70610 wird eine spezielle Vorrichtung zur Abscheidung geririger Mengen an dispergiertem Wasser aus einer kontinuierlichen ölphase beschrieben. Dieses Verfahren bzw. die so Vorrichtung ist zur Behandlung von Abwässern nicht geeignet und legt das erfindungsgemäße Verfahren auch nicht nahe. Die bekannten Verfahren sind insgesamt sehr aufwendig, während sie teilweise nicht in der Lage sind, die geforderte Reinheit herbeizuführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Trennen von wasserunlöslichen Stoffen und Wasser zu schaffen, das mit geringem technischen Aufwand zu guten Ergebnissen führt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser nach Zugabe eines Elektrolyten einer Elektrolyse unterzogen wird, wobei man eine Metall-Anode verwendet, die dabei unter Bildung eines die wasserunlöslichen Stoffe adsorbierendes Hydroxyds verbraucht wird. t>5

Dieses Verfahren verlangt nur einen geringen Aufwand, insbesondere da für die sich verbrauchenden Anoden Gegenstände Verwendung finden, die als Abfallprodukte oder Schrott vorliegen. Dabei tritt zusätzlich der Vorteil auf, daß das elektrostatische Aufladen des die wasserunlöslichen Stoffe adsorbierenden Hydroxydschlammes dessen Schwimmfähigkeit unterstützt, so daß eine relativ schnelle Trennung erhalten wird.

Wegen der häufig in den Waschmitteln oder Schmiermitteln od. dgL enthaltenen Emulgatoren ist es vorteilhaft, wenn der pH-Wert des mit dem Elektrolyten versehenen Wassers in dem Bereich zwischen 6,5 und 9,5 liegt

In Ausgestaltung der Erfindung wird zum Durchführen des Verfahrens ein mit dem Wasser gefülltes und eine oder mehrere Kathoden und Anoden besitzender Behälter vorgesehen, der einen ventilgesteuerten Zulauf und in seinem Bodenbereich eine ventilgesteuerte Schlammabzugsöffnung und einen höher liegenden, ventilgesteuerten Ablauf aufweist Um ein möglichst kontinuierliches Arbeiten zu gestatten, ist e·^ vorteilhaft, wenn zwei oder mehrere Behälter hintereinander angeordnet sind. Dadurch lassen sich die Verweilzeiten des Abwassers in den einzelnen Behältern wesentlich verkürzen, so daß ein wenigstens annähernd kontinuierliches Verfahren möglich ist

Zweckmäßigerweise bestehen der oder die Behälter aus Metall, insbesondere aus Stahl, und dienen selbst als Kathoden. Insbesondere bei großen Behältern ist es vorteilhaft, wenn der oder die Behälter durch zusätzliche Kathoden, vorzugsweise Drahtgitter, in einzelne Fächer unterteilt sind, denen jeweils wenigstens eine Anode zugeordnet ist.

Es wird vorgesehen, daß die Ventile des Zulaufs und/oder des Ablaufs und/oder der Schlammabzugsöffnung abhängig von dem Widerstand des Elektrolyten gesteuert sind. Auf diese Weise läßt sich relativ einfach ein vollautomatisches Arbeiten der Vorrichtung durchführen.

In den Zeichnungen sind zwei Vorrichtungen zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise dargestellt.

F i g. 1 zeigt einen vertikalen Schnitt durch eine der Vorrichtungen,

F i g. 2 ßine Draufsicht auf eine Vorrichtung entsprechend der F ig. 1 und

F i g. 3 eine schematisch dargestellte Ansicht einer weiteren Vorrichtung.

In F i g. 1 ist ein Behälter 1 dargestellt, in welchem zum Trennen von Wasser, insbesondere Abwasser, und wasserunlöslichen Stoffen nach Zugabe eines Elektrolyten eine Elektrolyse durchgeführt wird. Beispielsweise kann dem Abwasser als Elektrolyt NaCI in 0,5%iger Konzentration zugegeben werden.

Der Behälter 1 ist in seinem Bodenbereich mit einem Zulauf 2 versehen, in welchem ein Ventil 3 angeordnet ist. In gleicher Höhe ist auf der gegenüberliegenden Seite ein Ablauf 4 vorgesehen, der ebenfalls ein Ventil 5 enthält. Der Boden 6 des Behälters 1 verjüngt sich nach unten konisch. Er besitzt an seiner tiefsten Stelle eine größere Schlammabzugsöffnung 7, die ebenfalls mit einem Ventil 8 ausgerüstet ist Das zu klärende Wasser wird dem Behälter 1 über den Zulauf 2 zugegeben. Der Elektrolyt, beispielsweise NaCl, wird dem Wasser vorher oder erst in dem Behälter 1 zugegeben. Der vorzugsweise aus Stahl hergestellte Behälter wird unmittelbar als Kathode verwendet, indem er an den Minuspol einer Gleichstromquelle 9 angeschlossen wird.

In den Behälter 1 ragt z. B. eine Platte 10 aus Metall, die an den Pluspol der Gleichstromquelle 9 angeschlos-

sen ist und somit als Anode dient Der Elektrolyt wird so bemessen und ausgewählt, daß die in dem Behälter 1 befindliche Flüssigkeit einen pH-Wert zwischen 6,5 und 9,5 besitzt

Wird nun an dem Behälter 1 und an die Elektrode 10 eine Spannung angelegt, so erfolgt eine Auftrennung des Abwassers in Wasser und nichtwasserlösiiche Stoffe. Dieses Auftrennen geschieht zum einen dadurch, daß das elektrostatische Gleichgewicht der emulgierten bzw. dispergierten Stoffe gestört wird, so daß diese aufgrund ihres kleineren spezifischen Gewichtes nach oben schwimmen. Außerdem bilden sich an der Anode Hydroxyde, da diese aus einem hierzu geeigneten Material, z. B. Aluminium, besteht Die Hydroxyde adsorbieren an ihrer Oberfläche die nichtwasserlöslichen Stoffe und je nach Beladung mit diesen Stoffen schwimmen sie entweder nach oben auf oder setzen sich unten ab. Dabei bildet sich im oberen Bereich des Behälters 1 eine Schlammschicht 11 mit adsorbierten Stoffen, während sich im unteren Bereich im wesentlichen nur die Hydroxyde ablagern, die keine wasserunlöslichen Stoffe adsorbiert haben. Versuche haben ergeben, daß ein Hydroxydschlamm, der öl adsorbiert hat, nach oben schwimmt wobei dieses Schwimmen durch die elektrostatische Aufladung unterstützt wird. Bei durch Emulgatoren erzeugten Emulsionen wird durch die elektrolytische Wirkung die Wirkung der Emulgatoren vermindert während außerdem die Oberflächenspannung der Flüssigkeit erhöht wird.

Das Abwasser wird auf diese Weise in eine oben aufschwimmende Phase und ggf. noch in eine Bodenphase aufgetrennt Die dazwischen liegende Wasserphase ist frei von nichtwasserlöslichen Stoffen. Die Dauer der Elektrolyse richtet sich nach dem Grad der Verunreinigung und nach der bei der Elektrolyse verwendeten Stromdichte. Das Stadium der Auftrennung beeinflußt den Widerstand innerhalb des Behälters, so daß unter Umständen die Dauer der Elektrolyse abhängig von diesem Widerstand dadurch bestimmt werden kann, daß nach Erreichen eines bestimmten Widerstandswertes das Ventil 5 des Ablaufes 4 geöffnet wird. Auch das Schließen des Ventils 5 kann abhängig von diesem Widerstand gesteuert werden, der beim Abfließen des Spaltwassers anwächst und der praktisch dann sein Maximum erreicht, wenn die Elektrode 10 nicht mehr in das Spaltwasser eintaucht, da die Leitfähigkeit des dann noch in dem Behälter befindlichen Schlammes äußerst gering ist. Das Ventil 5 wird dann geschlossen und das Ventil 3 geöffnet, so daß eine neue Charge des Abwassers in den Behälter 1 einläuft Dieser Vorgang wird so lange wiederholt bis die Schlammschicht 11 in dem Behälter 1 so dick geworden ist daß sie abgezogen werden muß.

Zum Abziehen der Schlammschicht wird das Ventil 8 der Schlammabzugsöffnung 7 geöffnet Dieses öffnen kann ebenfalls automatisch in Abhängigkeit von dem Widerstand innerhalb des Behälters erfolgen.

Als Elektroden 10 werden beispielsweise Gegenstände aus Aluminium verwendet Da die als Anoden geschalteten Elektroden sich verbrauchen, ist es vorteilhaft wenn Anodenhalter vorgesehen werden, die ein Nachstellen der Anoden erlauben. Als Anoden können Abfallprodukte oder Schrottstücke Verwendung finden.

In F i g. 2 ist ein Behälter 1 dargestellt der ebenfalls als Kathode geschaltet ist indem er an den Minuspol einer Gleichstromquelle 9 angeschlossen ist Dieser Behälter 1 ist durch als zusätzliche Kathoden dienende Drahtgitter 12 in einzelne Fächer unterteilt in denen jeweils eine als Anode geschaltete Elektrode 10 angeordnet ist Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Aufteilung der Stromdichte auch bei größeren Behältern 1 sichergestellt Unter Umständen wird es genügen, die Drahtgitter 12 alleine als Kathoden auszubilden, indem nur sie mit dem negativen Pol einer Spannungsquelle 9 verbunden werden.

Um das Arbeitsverfahren zu beschleunigen, können mehrere Behälter 1 hintereinandergeschaltet werden.

.to Diese Behälter entsprechen in ihrem grundsätzlichen Aufbau der Ausführungsform nach F i g. 1 oder 2. Die Befüllung des ersten Behälters erfolgt in der bereits beschriebenen Weise, während der zweite Behälter von dem ersten Behälter befüllt wird. Bei diesem Schema

j5 wird in dem ersten Behälter nur eine so lange andauernde Reaktionszeit vorgesehen, daß die erste Ausflockung erfolgt Danach wird die Flüssigkeit in den zweiten Behälter überführt in welchem sie bis zur endgültigen Spaltung verbleibt Anschließend wird das

•ο Spaltwasser über den Abfluß 4 gesteuert von dem Ventil 5 des zweiten Behälters abgelassen. Während der Reaktionszeit in dem zweiten Behälter kann bereits der erste Behälter wieder gefüllt werden, so daß eine um 50 höhere Durchlaufgeschwindigkeit erhalten wird. Bei Erreichen einer vorher festgelegten Schlammhöhe in beiden Behältern wird auch hier wieder über die entsprechenden Ventile 8 der Schlammabzugsöffnungen 7 der Schlamm abgelassen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Trennen von wasserunlöslichen Stoffen und Wasser durch Elektrizität, dadurch gekennzeichnet, daß man das die wasserunlöslichen Stoffe enthaltende Wasser nach Zugabe eines Elektrolyten einer Elektrolyse unterwirft, wobei man eine Metall-Anode verwendet, die dabei unter Bildung eines die wasserunlöslichen Stoffe adsorbierenden Hydroxyds verbraucht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das mit Natriumchlorid versetzte Wasser unter Verwendung einer Aluminiumanode der Elektrolyse unterzieht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein mit dem Elektrolyten versetztes Wasser, das einen pH-Wert im Bereich zwischen 6,5 und 9,5 besitzt, der Elektrolyse unterwirft

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