DE2218725A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Abwasserreinigung - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

DR. CLAUS REINLÄNDER

DIPL-ING. KLAUS BERNHARDT

D- 8 MÖNCHEN 60 Ii'6 P« THEODOR-STORM-STRASSE 18a

I-I.T.F. Fluent (Proprietary) Ltd., Florida Park, Transvaal, südafrikanische Republik

Verfahren und Vorrichtung zur Abwasserreinigung

Prioritäten: 21. April 1971 - Südafrika - Aktenz. 71/2573 3. August 1971 - Südafrika - Aktenz. 71/5170

Die Erfindung betrifft die Behandlung von Industrieabwassern, im folgenden kurz als "Abwässer" bezeichnet.

Es werden eine Reihe von Verfahren dazu verwendet, Industrieabwasser zu reinigen. Meistens wird ein geeignetes Ausflockungsmittel dem Abwasser hinzugefügt, das einen Großteil der suspendierten Verunreinigungen in Form eines Schlammes niederschlägt. Der Schlamm ist in üblichen Absetztanks leicht aus dem Wasser-zu entfernen. Die üblichen Ausflockungsmittel sind jedoch nicht für alle Verunreinigungen in Industrieabwässern wirksam und nutzen in vielen Fällen gar nichts. Weiterhin sind sie teuer, und da sie in großen Mengen benötigt werden, werden Reinigungsverfahren unter Verwendung von solchen Ausflockungsmitteln unwirtschaftlich.

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Der Verunreinigungsgehalt von Abwässern wird im allgemeinen in Sauerstoffabsorptionswerten gemessen, chemischem Sauerstoffbedarf oder biologischem Sauerstoffbedarf, und die meisten Verwaltungsbehörden fordern, daß diese Uerte unter vorgeschriebenen Werten liegen, ehe sie zulassen, daß die Abwässer in das öffentliche Abwassernetz eingeleitet werden. Für praktische Zwecke sind die Ausdrucks Scuorctoffabsorptionswert, chemischer Sauerstoffbedarf und biologischer Sauerstoffbedarf austauschbar, und in den meisten Fällen wird der Sauerstoffabsorptlousvert verwendet.

Durch die Erfindung soll ein Verfahren und eine Vorrichtung verfügbar gemacht werden, mit der der Verunreinigunesgehalt, d.h. der Sauerstoffabsorptionswert, eines Abwassers wirksam und mit relativ geringem Aufwand, verglichen mit bekannten Verfahren, herabgesetzt werden kann.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Verringerung des Sauerstoffabsorptionswertes eines Abwassers verfügbar gemacht, dessen Besonderheit darin besteht, daß das Abwasser mit zwei Elektroden in Berührung gebracht wird, von denen wenigstens eine Eisen enthält, eine Potentialdifferenz über die Elektroden gelegt wird, wobei die Eisen enthaltende. Elektrode als Anode geschaltet wird, und die Stromdichte auereichend hoch eingestellt wird, um durch Erosion der Anode Eisenionen in einer solchen Konzentration im Abwasser zu erzeugen, daß ein Schlamm aus wenigstens einem Teil der Verunreinigungen des Abwassers gebildet wird, dem Schlamm Gelegenheit zum Absetzen gegeben wird,und der Schlamm entfernt wird. Bei ausreichender Stromdichte wird die Anode erodiert, so daß Eisenionen in dem Abwasser erzeugt werden. Diese Eisenionen, wahrscheinlich in Form des Hydroxyds, bewirken die Bildung eines Schlammes aus wenigstens einem Teil

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der Verunreinigungen im Abwasser, dieser Schlamm kann sich absetzen und wird dann entfernt. Die Zeit, in der der Schlamm sich bilden und absetzen kann, hängt von der Art des Abwassers ab, das nach dem Verfahren behandelt wird, und dem gewünschten Reinigungegrad·

Es 1st jedoch hervorzuheben» daß die Hinzufügung von Ferrihydroxyd als Ausflockungsmittel zur Herbeiführung einer Schlammbildung aus wirtschaftlichen GrUnden unpraktisch wäre, im Gegensatz zum erfindungsgemäßen Verfahren, das wirtschaftlich sehr attraktiv ist.

Die angelegte Potentialdifferenz kann innerhalb weiter Grenzen variieren, vorzugsweise liegt die Potentialdifferenz zwischen 10 und. 50 V und die Stromdichte zwischen 0,008 und 0,85 A/cm² (0,05 und 0,5 A/Quadratzoll).

Uie erwähnt worden ist, enthält die als Anode geschaltete Elektrode Eisen. Ss kann beispielsweise eine Stahlplatte verwendet werden, oder es können Stahlspäne in einem Behälter verwendet werden, der nach dem Eintauchen in das Abwasser diesem ermöglicht, mit den Spänen in Berührung zu kommen, beispielsweise ein Korb aus nichtleitendem ^T.Jerk*off, vorzugsweise Kunststoff.

Die als Kathode geschaltete Elektrode kann aus Irgendeinem geeigneten Leiterwerkstoff bestehen, wie Platin, Kohlenstoff, Stahl oder dergl· Vorzugsweise wird diese Elektrode als Stahlplatte ausgebildet.

Es wurde festgestellt, daß die Bildung und das Absetzen des Schlammes wirksamer herbeigeführt werden kann, wenn bestimmte Bedingungen eingehalten werden. Beispiele solcher

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- 4 Bedingungen sind«

1. Hinzufügung eines Polyelektrolyten, beispielsweise eines Polyelektrolyten auf Tannin-Basis, oder eines bekannten Ausflockungsmittels, wie Aluminiumsulfat, zum Abwasser;

2. Das Abwasser wird sauer gehalten oder, wenn es ursprünglich neutral oder alkalisch ist, gemacht, wobei der bevorzugte pH-Wert zwischen 4 und 5 liegt;

3. Die Temperatur des Abwassers wird erhöht, vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen 40 und 50 ⁰C.

Das Verfahren kann kontinuierlich oder chargenweise durchgeführt werden.

ine große Anzahl von Abwässern kann dem erfindungsgemäßen Verfahren unterworfen werden· Besondere Erfolge sind erzielt worden mit Abwässern von einer Wollwäscherei, einer Brauerei, einer Textilfabrik, einer Hefefabrik, einer Stärkefabrik, einer Chrom- und Nickel-Platieranlage, einer ZuckermUhle und einer Papierfabrik.

Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden; es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1; und

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1.

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Die dargestellte Vorrichtung weist einen Tank 10 af, der eine rechteckige Grundfläche und vertikale Seiten- und Stirnwände 12 bzw. 14 aufweist. Das Innere des Tanks ist in eine Anzahl von Abteilen durch Zwischenplatten 18 unterteilt.

Der Boden jedes Abteils neigt sich zu Auslaßöffnungen 20 (vgl. Flg. 2 und 3)» aus denen der gebildete Schlamm aus den Abteilen abgezogen werden kann. Jeder Auslaß steht mit einem gemeinsamen Rohr 22 in Verbindung, mit dem Schlamm entfernt wird. Jeder Auslaß wird mit einem üblichen Ventil 24 geschlossen.

Jedes Abteil 1st mit drei Stahlplatten versehen, die vertikal montiert sind« Die äußeren Platten 26 bilden Kathoden» wenn Abwasser nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wird, und die Inneren Platten 26 bilden die Anoden»

Der Transport des Abwassers von einem Abteil zum nächsten wird mit Hilfe van Rohren 30 durchgeführt»

Überlaufkanäle 32 sind längs der Längsselten des Tanks vorgesehen* und diese Kanäle dienen dazu, schwimmende Bestandteile und Schaum abzuleiten, die während des Verfahrens auf der Oberfläche des Abwassers anfallen«,

Im Betrieb wird Abwasser durch Einlaßrohr 34 in das erste Abteil des Tanks eingelassen. Nachdem das erste Abteil mit Abwasser gefüllt ist, fließt das Abwasser durch Rohr in das zweite Abteil usw., bis alle Abteile mit Abwasser gefüllt sind.

Über die Elektroden wird eine Potentialdifferenz gelegt,

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wobei eine übliche Stromquelle verwendet wird· Wie bereits erwähnt ist die Schaltung so gewählt, daß die inneren Platten Anoden bilden und die äußeren Platten Kathoden.

Anfänglich bildet sich Schaum und schwimmende Schlacke» steigt zur Oberfläche des Abwassers auf und wird zur weiteren Verarbeitung oder als Abfall längs des Überlaufkanals 32 entfernt. Dann beginnt sich im Abwasser Schlamm zu bilden und abzusetzen» und dieser Schlamm wird durch das Rohr 22 entfernt» nachdem die Ventile 24 geöffnet worden sind.

Auf diese 'weise wird der Sauerstoff absorptionswert des Abwassers erheblich verringert» und Abwasser mit niedrigem Sauerstoff absorptionswert läuft durch das AuslaSrohr 36 im letzten Abteil ab. Dieses Abwasser kann gewünschtenfalls ei/ivT· weiterem Verarbeitung zugeführt werden» wenn bei« «spielsweise eine weitere Herabsetzung des Sauerstoffabsorptionswertes erforderlich ist·

Unter Verwendung der beschriebenen Vorrichtung wurden Versuche mit Abwässern einer Anzahl von Anlagen und Fabriken durchgeführt. Durchführung»dee Verfahrens mit Abwässern von eimer Textilf abrik und einer Wollwäscherei werden im folgenden beschrieben«

Abwasser von einer Textilfabrik wurde in dem Zustand» in dem es aus der Fabrik herauskam» den erfindungsgemäSen Verfahren unterworfen. Das Abwasser hatte einen pH-Wert von 12 bis 14 und das Verfahren wurde bei Umgebungstemperatur ausgeführt. Die über die Platten gelegte Potentialdifferenz betrug 12 V und die Stromdichte etwa O»O16 A/cm² (0,1 A/Quadratzoll). Zunächst wurden Fette,

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Seifen« öle und dergl. Verunreinigungen zur Oberfläche des Abwassers in Form eines Schaums getragen und entfernt» Dann bildete sich ein Schlamm und setzte sich aus dem Abwasser ab, und nach 3 bis 5 Stunden waren die Verunreinigungen aufgebrochen und aus dem Abwasser in solchem Maße entfernt, daß der Sauerstoffabsorptionswert von einem anfänglichen Wert von über 7 000 Teile pro Million auf 1 000 Teile pro Million herabgesetzt war. .Danach senkte die Hinzufügung eines üblichen Ausflockungsmittel den Verunreinigungsgehalt noch weiter auf einen Wert, der zur Wiederverwendung akzeptabel ist.

Das gleiche Abwasser wurde verwendet, nur daß es nit Schwefelsäure auf einen pH-Wert von 5 angesäuert wurde und die Temperatur wurde auf 40 ⁰C angehoben· Die Potentialdifferenz betrug wieder 12 V und die Stromdichte 0,031 A/cm (0,2 A/Quadratzoll). Unter diesen Bedingungen war nur eine halbe Stunde nötig, um den Verunreinigungsgehalt in solchem Maße abzusenken, daß der Sauerstoffabsorptionswert 1 000 Teile pro Million betrug.

Xn einem weiteren Beispiel wurde das Abwasser von einer Wollwäscherei behandelt. Vor der Behandlung betrug der Sauerstoff absorptionswert 4 500 Teile pro Million. Die angelegte Potentialdifferenz betrug 12 V und die Stromdichte 0,016 A/cm (0,1 A/Quadratzoll). Bs wurde festgestellt, daß es bei Umgebungstemperatur etwa 3 Stunden dauerte, den Sauerstoffabsorptionswert unter 500 Teile pro Million zu senken, während bei einer Temperatur von 50 ⁰C die Zeit, in der der Sauerstoff absorptionswert auf den gleichen Wert herabgesetzt wurde, ein bis zwei Stunden betrug· Es wurde ferner festgestellt, daß durch Hinzufügung von Aluminiumsulfat in einer Menge von 0,44 g/l (2 g/Gallone) die Bildung und Absetzung des Schlammes wirksamer wurde. 209845/0837

Claims (12)

M16 P1 D Patentansprüche

1. Verfahren zur Herabsetzung des Sauerstoffabsorptionswertes eines Abwassers, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser mit zwei Elektroden in Berührung gebracht wird, von doncn wenigstens eine Eisen enthält, eine Potentialdifferenz über die Elektroden gelegt wird, wobei die Eisen enthaltende Elektrode als Anode geschaltet wird, und die Stromdichte ausreichend hoch eingestellt wird, um durch Erosion der Anode Eisenionen in einer solchen Konzentration im Abwasser zu erzeugen, da3 ein Schlamm aus wenigstens einem Teil der Verunreinigungen des Abwassers gebildet wird, dem Schlamm Gelegenheit zum Absetzen gegeben wird, und der Schlamm entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet.

daß die Stromdichte zwischen 0,008 und 0,08 A/cm liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet. daß das Abwasser einen sauren pH-'.^Tert hat*

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet. daß der pH~¥ert des Abwassers zwischen 4 und 5 liegt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Abwassers zwischen 40 und 50 ⁰C gehalten wird.

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6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet. daß dem Abwässer ein Polyelektrolyt zugefügt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet. daß die Potentialdifferenz zwischen 10 und 50 V liegt.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einem Elektrodenpaar und einem Absetztank, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die als Anode geschaltete Elektrode Stahl enthält.

9· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet. daß die Anode aus einer Stahlplatte besteht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8» dadurch gekennzeichnet« daß die verwendete Anode aus Stahlspänen in einem Behälter besteht» der dem Abwasser nach dem Eintauchen in dieses eine Berührung der Späne ermöglicht.

11· Vorrichtung nach Anspruch 10» dadurch pekennaeichnet« daß der Behälter ein Korb aus nichtleitendem Werkstoff ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet. daß der nichtleitende Werkstoff Kunststoff ist.

13· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gdc ennzelehnet, daß die als Kathode benutzte Elektrode eine Stahlplatte ist.

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AO .

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