DE2332229A1

DE2332229A1 - ELECTROLYTIC HOT WATER TREATMENT PLANT

Info

Publication number: DE2332229A1
Application number: DE19732332229
Authority: DE
Inventors: Mogens Baagoe
Original assignee: Guldager Electrolyse AS
Current assignee: Guldager Electrolyse AS
Priority date: 1972-06-29
Filing date: 1973-06-25
Publication date: 1974-01-24
Also published as: FR2190737B1; DK130526B; DK130526C; ES416422A1; BE801600A; NL7309110A; CH564489A5; FR2190737A1

Description

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Guldager Electrolyse International & Cie> Basel Neudorfstraße 4 (Schweiz) Guldager Electrolse International & Cie > Basel Neudorfstrasse 4 (Switzerland)

ElektroIytische WarmwasSerbehandlungsanlageElectroIytic hot water treatment plant

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrolytische Warmwasserbehandlungsanlage mit einem als Kathode geschalteten Behandlungsbehälter und einer im Behandlungsbehälter elektrisch isoliert angeordneten Anodenelektrode.The present invention relates to an electrolytic hot water treatment system with a treatment tank connected as a cathode and one arranged in an electrically insulated manner in the treatment tank Anode electrode.

Es ist bekannt, dass einer der bei der elektrolytischen Behandlung von Wasser erzielbaren Effekte darin besteht, dass durch die Reduktion des Gehaltes an l6.3«T2.GE/vwIt is known that one of the effects achievable in the electrolytic treatment of water is therein there is that by reducing the content of 16.3 «T2.GE/vw

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im Wasser gelöstem Sauerstoff, die Korrosivität des Wassers in bezug auf Metalle geringer wird. Diese Korrosivität sabnahme ergibt sich aus elektrochemischen Reaktionen im Uebergangsbereich Wasser - Elektrode! Einerseits verbindet sich an der Anode der gelöste Sauerstoff mit dem Elektrodenmetall, andererseits verbindet sich an der Kathode der gelöste Sauerstoff mit naszierendem Wasserstoff, wobei Hydroxylionen entstehen, welche zusammen mit dem Wasserstoff wieder Wasser bilden. Der im Wasser gelöste Sauerstoff ist nur schwach ionisiert, und seine durch einfache Diffusion hervorgerufene Bewegung in Richtung gegen die Reaktionszonen ist sehr langsam. Die Dauer der elektrolytischen Behandlung hängt somit von der Zeit ab, welche eine gewisse Mindestmenge gelösten Sauerstoffes braucht, um gegen die Reaktionszonen zu wandern. Oder anders formuliert: Das maximal erforderliche Volumen eines Behandlungsgefässes im Verhältnis zum Abstand zwischen den Elektrodenflächen ergibt sich aus der mittleren Verweilzeit des Wassers im Behälter, weil während dieser Zeit die Behandlung des Wassers abgeschlossen werden muss.dissolved oxygen in the water, the corrosiveness of the water with respect to metals is lower. This corrosiveness The decrease results from electrochemical reactions in the transition area between water and electrode! On the one hand The dissolved oxygen combines with the electrode metal at the anode, on the other hand it combines at the cathode the dissolved oxygen with nascent hydrogen, whereby hydroxyl ions are formed, which together form water again with the hydrogen. The oxygen dissolved in the water is only weakly ionized, and its movement towards the reaction zones caused by simple diffusion is very slow. The duration of the electrolytic treatment thus depends on the time that a certain minimum amount of dissolved Oxygen is needed to migrate towards the reaction zones. Or to put it another way: the maximum required Volume of a treatment vessel in relation to the distance between the electrode surfaces results from the mean Residence time of the water in the container, because during this time the treatment of the water must be completed.

Einer Reduktion der Behandlungszeit insbesondere von schwach leitfähigem V/asser (unter 8o Mikrosiemens) stehen Sicherheitsvorschriften entgegen, nach welchen die Betriebsspannung 48 Volt nicht überschreiten darf. Aus diesem Grunde kann mit einer im Bereich derA reduction in the treatment time, especially for weakly conductive water (below 8o microsiemens) are contrary to safety regulations, according to which the operating voltage does not exceed 48 volts allowed. For this reason, with one in the field of

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Behänd lung sbeh'älterachse vorgesehenen Elektrodenanordnung keine ausreichende Behandlungsintensität erzielt werden. Während eine Verlegung der Elektrodenelemente in die Nähe der Behälterwand (welche als Kathode wirkt) eine höhere Behandlungsintensität zur Folge hat, erhöht sich die Behandlungszeit erheblich, weil der Abstand zwischen den fteaktionszonen und dem Wasser im zentralen Bereich des Behälters relativ gross ist.The electrode arrangement provided for the handling of the container does not exist sufficient treatment intensity can be achieved. While laying the electrode elements in the vicinity of the If the container wall (which acts as a cathode) results in a higher treatment intensity, the treatment time increases considerable because the distance between the action zones and the water in the central area of the Container is relatively large.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine elektrolytische Warmwasserbehandlungsanlage vorzuschlagen, bei welcher einerseits der Weg relativ kurz ist, den der im Wasser gelöste Sauerstoff (durch Diffusion) zurtickzulegen hat, und bei der andererseits der dem Stromdurchfluss im Wasser geringer Leifähigkeit entgegenwirkende ohm'sche Widerstand niedrig gehalten werden kann.It is therefore the object of the invention to provide an electrolytic To propose a hot water treatment system in which, on the one hand, the path is relatively short to reduce oxygen dissolved in the water (by diffusion) has, and on the other hand the counteracting the current flow in the water of low conductivity ohmic resistance can be kept low.

Die erfindungsgemässe Warmwasserbehandlungsanlage ist gekennzeichnet durch eine mit der Wand des Behandlungsbehälters elektrisch verbundene erste Elektrodenanordnung, welche über wenigstens einen Teil der Länge oder Breite des Behandlungsbehälters in dessen zentralen Bereich ragt, und durch eine gegenüber der Wand des Behandlungsbehälters und der ersten Elektrodenanordnung elektrisch isolierte zweite Elektrodenanordnung, deren aktive Glieder in die von der Behälterwand und Oberflächenpartien der ersten Elektrodenanordnung begrenzten Abschnitte desThe hot water treatment system according to the invention is characterized by a with the wall of the Treatment container electrically connected first electrode arrangement, which over at least part of the length or width of the treatment container protrudes in its central area, and through one opposite the wall of the treatment container and the first electrode arrangement electrically isolated second electrode arrangement, the active Links in the of the container wall and surface areas of the first electrode arrangement delimited portions of the

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Behandlungsraumes greifen, um diese Abschnitte durch mindestens eines der aktiven Glieder der zweiten Elektrodenanordnung in etwa gleichlange Stromflusspfade zu unterteilen. Access to these sections through the treatment room to subdivide at least one of the active members of the second electrode arrangement into current flow paths of approximately equal length.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigtEmbodiments of the subject matter of the invention are explained below with reference to the drawing. In this shows

Fig. 1 in schematischer Darstellungsweise und als Schnitt nach der Linie I-I in Fig. 2 eine erste Ausführungsform der Elektrodenanordnung in einem Behandlungsbehälter," bei welcher eine hohlzylinderförmige Zusatzkathode im wesentlichen koaxial angeordnet ist,1 in a schematic representation and as a section along the line I-I in FIG. 2, a first embodiment the electrode arrangement in a treatment tank, "in which a hollow cylindrical additional cathode is arranged essentially coaxially,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, ■ -Fig. 2 is a section along the line II-II in Fig. 1, ■ -

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Elektrodenanordnung in einem Behandlungsbehälter für vorzugsweise vertikale Aufstellung als Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 4, bei welcher die Zusatzkathode im obern Teil des Behälters praktisch koaxial und in der Form eines Trichters vorgesehen ist, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in3 shows a second embodiment of the electrode arrangement in a treatment tank for preferably vertical installation as a section along the line III-III in Fig. 4, in which the additional cathode in the upper part of the container is practically coaxial and in the Form of a funnel is provided, Fig. 4 shows a section along the line IV-IV in

Fig. 3>Fig. 3>

Fig. 5 eine dritte Ausführungsform der Elektrodenanordnung in einem Behandlungsbehälter als Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 6, bei welcher die Zusatzka-5 shows a third embodiment of the electrode arrangement in a treatment tank as a section along the line V-V in Fig. 6, in which the additional ca-

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thode in der Art einer das Behälterinnere in zwei gleiche Abschnitte unterteilenden Trennwand angeordnet ist, undmethod is arranged in the manner of a partition dividing the interior of the container into two equal sections, and

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 5.FIG. 6 shows a section along the line VI-VI in FIG. 5.

Fig. 1 zeigt einen horizontalen Behandlungsbehälter 1 mit einer Waaserzuleitung 2 und einer Wasserableitung 3· Auf der Innenseite des rechtsseitigen Behälterbodens ²J- ist eine in Richtung der Behälterachse und praktisch konzentrisch zu dieser angeordnete hohlzylinderf'drmige Zusatzkathode 5 befestigt und elektrisch mit dem metallischen Behältermantel verbunden. Die Zusatzkathode 5 kann, vor allem bei horizontaler Aufstellung des Behälters, an ihrem linksseitigen Ende, sowie allenfalls an weitern Stellen -in nicht gezeigter Weise an der Behälterwand abgestützt sein. Die Zusatzkathode kann ein Rohr sein, das mit einigen Durchbrechungen für die Wasserzirkulation versehen ist, oder aus zylindrisch geformtem perforiertem Blech oder Streckmetall bestehen und somit ein Gitterwerk mit grosser Oberfläche bilden.Fig. 1 shows a horizontal treatment vessel 1 with a Waaserzuleitung 2 and a water drainage 3 · On the inside of the right-hand container bottom ² J- is in the direction of the container axis and practically concentrically fixed to this arranged hohlzylinderf'drmige supplementary cathode 5 and electrically connected to the metallic container casing tied together. The additional cathode 5, especially when the container is set up horizontally, can be supported on the container wall at its left-hand end, and possibly at other points, in a manner not shown. The additional cathode can be a tube that is provided with a few openings for water circulation, or it can consist of cylindrically shaped perforated sheet metal or expanded metal and thus form a latticework with a large surface.

Die allgemein mit 6 bezeichnete Anode besteht aus einer zentralen, im Innern der Zusatzkathode 5 angeordneten Stabelektrode 7 und vier weitern, zwischen der Aussenfläche der Zusatzkathode und der Innenfläche derThe anode, generally designated 6, consists of a central one arranged in the interior of the additional cathode 5 Rod electrodes 7 and four further, between the outer surface of the additional cathode and the inner surface of the

8.1-8Jl Behälterwand vorgesehenen Stabelektroden /. Die Stabelek- 8.1-8Jl container wall provided stick electrodes /. The Stabelek-

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troden 7 und 8 sind elektrisch miteinander verbunden und im Behälter 1 isoliert angeordnet. Sie sind mittels einer als Isolierdurchführung gestalteten Halterung 9 am Behälterboden 10 befestigt und über eine ausserhalb des Behälters 1 vorgesehene Klemme 11 mit dem Plus-Pol einer nicht gezeigten Stromquelle verbindbar.electrodes 7 and 8 are electrically connected to one another and arranged isolated in the container 1. They are secured by means of a holder 9 designed as an insulating bushing attached to the container bottom 10 and via a terminal 11 provided outside the container 1 to the positive pole connectable to a power source, not shown.

Fig. 2 zeigt die Anordnung der ZusatzkathodeFig. 2 shows the arrangement of the additional cathode

und 8.1-8.4 and 8. 1-8.4

und der Stabelektroden 7/ der Anode innerhalb des Behälters Γ in einer Querschnittsdarstellung.and the rod electrodes 7 / the anode within the container Γ in a cross-sectional view.

In Fig. 3 ist ein vertikaler Behälter 21 gezeigt, der eine Wasserzuleitung 22 und eine Wasserableitung 23 aufweist. Der Behälter 21 enthält eine Anodenan-In Fig. 3 a vertical container 21 is shown, which has a water supply line 22 and a water discharge line 23. The container 21 contains an anode

25 in Stabform25 in tab form

Ordnung 24, deren unterer Abschnitt/im Bereich der Behälterachse angeordnet ist, während der obere AbschnittOrder 24, its lower section / in the area of the container axis is arranged while the upper section

26 etwa V-förmige Gestalt besitzt, wobei die obern Sehenkelenden des V durch einen Querstab 26' miteinander verbunden sind. Eine kegelförmig gestaltete Zusatzkathode26 is approximately V-shaped, with the upper leg ends of the V connected to one another by a transverse rod 26 ' are. A cone-shaped additional cathode

27 ist mittels einer Aufhängevorrichtung 28 in der Form eines Stabes oder eines Rohres am Obern Behälterende elektrisch leitend verbunden. Die Zusatzkathode 27 besteht, wie die Zusatzkathode 5 gemäss Fig. 1, zweckmässig aus perforiertem Blech oder aus Streckmetall, um eine freie Wasserzirkulation zu ermöglichen und gegenüber dem Behälterinhalt eine möglichst grosse Oberfläche zu bieten.27 is in the form by means of a suspension device 28 a rod or a pipe connected to the upper end of the container in an electrically conductive manner. The additional cathode 27 consists of like the additional cathode 5 according to FIG To enable free water circulation and to have as large a surface as possible in relation to the contents of the container Offer.

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Die Anodenanordnung 24 ist an den obern Enden der V-Schenkel an Isolierdurchführungen 30 an der Behälterwand aufgehängt, und über eine ausserhalb des Behälters 21 vorgesehene Klemme 3I mit dem Plus-Pol einer nicht gezeigten Stromquelle verbindbar.The anode arrangement 24 is at the upper ends of the V-legs on insulating bushings 30 on the container wall suspended, and via a terminal 3I provided outside the container 21 to the plus pole of a power source not shown connectable.

Fig. 4 zeigt die Anordnung der Zusatzkathode 27 und der V-Schenkel des obern Anodenabschnittes 26 innerhalb des Behälters 21 in einer Querschnittsdarstellung.Fig. 4 shows the arrangement of the additional cathode 27 and the V-legs of the upper anode section 26 within of the container 21 in a cross-sectional view.

Schliesslich zeigt Fig. 5 eine dritte Ausführungsvariante für eine Elektrodenanordnung itn Innern eines Behälters 4l, der eine Wasserzuleitung 42 und eine Wasserableitung 43 aufweist. Der Behälter 4l enthält eine Zusatzkathode 44 in der Form einer in das Behälterinnere eingesetzten und mit der Behälterwand elektrisch verbundenen Trennwand, die im vorliegenden Fall aus einer vollwandigen Blechtafel besteht, welche zwecks freier Wasserzirkulätion im Bereich der Behälterenden zurückgesetzt und im Bereich der Wasserein- und Austrittsstellen mit Ausnehmungen 47 versehen ist.Finally, FIG. 5 shows a third variant embodiment for an electrode arrangement inside a container 41, which has a water supply line 42 and a water discharge line 43. The container 4l contains an additional cathode 44 in the form of a dividing wall inserted into the interior of the container and electrically connected to the container wall, which in the present case consists of a solid sheet metal, which is set back in the area of the container ends for the purpose of free water circulation and in the area of the water inlet and outlet points is provided with recesses 47.

Die Anodenanordnung enthält horizontale Stabelektroden 48.1-48.4, die mittels Isolierdurchführungen 49 am Behälterende 45 befestigt und über parallelgeschaltete Klemmen 50 mit dem Plus-Pol einer nicht gezeigten Stromquelle verbindbar sind. Die Stabelektroden 48.1-48.4 können auch zu Paaren: 48.1/48.2 und 48.3/48.4The anode arrangement contains horizontal rod electrodes 48.1-48.4, which by means of insulating bushings 49 attached to the container end 45 and connected in parallel Terminals 50 can be connected to the positive pole of a power source, not shown. The stick electrodes 48.1-48.4 can also be made in pairs: 48.1 / 48.2 and 48.3 / 48.4

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oder 48.1/48.²I und 48.2/48.3 im Innern des Behälters zusammengebaut und mittels je einer Isolierdurchführung am Behälterende 45 montiert sein. Schliesslich können alle vier Stabelektroden 48.1-48.4 im Innern des Behälters mechanisch und elektrisch miteinander verbunden sein und, ähnlich wie in Fig. 1 dargestellt, am Behälterende 45 montiert sein.or 48.1 / 48. ² I and 48.2 / 48.3 assembled inside the container and mounted on the container end 45 by means of an insulating bushing. Finally, all four stick electrodes 48.1-48.4 in the interior of the container can be mechanically and electrically connected to one another and, similar to that shown in FIG. 1, be mounted on the container end 45.

Pig. 6 zeigt die Anordnung der a.ls Trennwand vorgesehenen Zusatzkathode 44 und die Stabelektroden 48.1-48.4 der Anodenanordnung innerhalb des Behälters 4l in einer Quersehnittsdarstellung.Pig. 6 shows the arrangement of the additional cathode 44 provided as a partition wall and the rod electrodes 48.1-48.4 of the anode arrangement within the container 4l in a cross-sectional view.

Es versteht sich, dass die Zusatzkathode auch in der Form von radial aus dem Behälterzentrum gegen die Behälterwand gerichteten Blech- oder Streckmetallflächen vorgesehen werden kann, urn eine weitere Steigerung der Kathodenfläche bzw. eine Verkürzung der Stromflusspfade zu erzielen. Ausserdem sei darauf hingewiesen, dass die gezeigten Ausführungsformen der Elektrodenanordnungen sowohl für die Anode als für die Zusatzkathode lediglich Gestaltungsbeispiele sind, wobei beide Elektrodenanordnungen im Rahmen des Erfindungsgedankens auch in anderer Weise aufgebaut sein können.It goes without saying that the additional cathode is also in the form of radially from the container center against the Container wall directed sheet metal or expanded metal surfaces can be provided to further increase the cathode area or shorten the current flow paths to achieve. It should also be pointed out that the embodiments of the electrode arrangements shown Both for the anode and for the additional cathode are merely design examples, with both electrode arrangements can also be constructed in a different way within the scope of the inventive concept.

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Claims

Electrolytic hot water treatment system with a treatment tank connected as a cathode and an anode electrode arranged in an electrically insulated manner in the treatment tank, characterized by a first electrode arrangement (5; 27; 44) which is electrically connected to the wall of the treatment tank (1; 21; 4l) and which has at least one part the length of the treatment container protrudes in its central area, and by a second electrode arrangement (6; 24; 48.1-48.4) electrically insulated from the wall of the treatment container and the first electrode arrangement, the active members (7, 8.1-8.4; 25, 26, 26 '; 48.1-48.4) reach into the sections of the treatment space delimited by the container wall and surface parts of the first electrode arrangement in order to subdivide these sections into current flow paths of approximately equal length by at least one of the active members of the second electrode arrangement. Subclaims

1) hot water treatment system according to claim, characterized in that the first electrical

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Den arrangement from a practically coaxially arranged in the treatment tank hollow cylinder (5) made of solid or perforated sheet metal or made of expanded metal (Fig. 1).

2) Hot water treatment system according to sub-claim 1, characterized in that one (7) of the active members of the second electrode arrangement is inside the Hollow cylinder (5) is provided.

3) hot water treatment system according to claim, characterized in that the first electrode arrangement (44) is provided in the form of one or more, diametrically or radially directed partition walls, which divides or divides the cross-sectional area of the treatment room into two or more sub-areas of practically the same size (Fig. 6). -

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