DE2337355A1

DE2337355A1 - Vorrichtung und verfahren zur behandlung von verunreinigungen enthaltendem wasser

Info

Publication number: DE2337355A1
Application number: DE19732337355
Authority: DE
Inventors: Kazuo Ariga; Kiyoshi Inoue; Toshiie Nagasao; Minoru Tanaka; Toru Teshima
Original assignee: INOUE JAPAX KENKYUSHO YOKOHAMA; Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: INOUE JAPAX KENKYUSHO YOKOHAMA; Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 1972-07-26
Filing date: 1973-07-23
Publication date: 1974-02-14
Also published as: CH567438A5; FR2193790A1; FR2193790B1; US3888756A; GB1442156A

Description

8 MÜNCHEN 22 WIDENMAYERSTRASSE 6 ^ 'J V/ / O v) »}

23. Juli 1973 A 217 73 Ml/ib

Firma STANLEY DENKI KABüSHIKI KAISHA, 2-9-13, Nakameguro, Meguro-Ku, Tokyo-To, Japan

Firma KABUSHIKI KAISHA INOUE JAPAX KENKYUSHO, 5289, Aza-Michimasa, Nagatsuta-Cho, Midori-Ku, Yokohama-Shi, Kanagawa-Ken, Japan

Vorrichtung und Verfahren zur Behandlung von Verunreinigungen enthaltendem Wasser

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für die Behandlung von Wasser, um daraus Verunreinigungen zu beseitigen wie etwa Schwermetallionen, Zyanide, Aufschlemmungen, Schlamm, Farbstoffe, Silicium, organische Ionen und Verbindungen.

Ein herkömmliches Gerät für die elektrolytiiohe Behandlung von Industrieabwässern ist vorgeschlagen worden, in dem zwei plattenförmige Häuptelektroden einender gegenübergestellt sind in einer elektrolytischen Zelle und in dem weiterhin eine Anzahl von körnigen HiIfsmetallelektroden zwischen

409807/0796

den Hauptelektroden vorgesehen ist, die im Strom des zu behandelnden Abwassers schwimmen. Die Hauptelektroden sind mit den Klemmen einer Gleichspannungsquelle verbunden, so daß die Hauptelektroden und das zu behandelnde Abwasser sowie die Hilfsmetallelektroden gemeinsam in einem Stromkreis liegen. In den Boden der elektrolytischen Zelle ist ein Einlaßrohr eingesetzt, während das Auslaßrohr an der Oberseite der elektrolytischen Zelle angeschlossen ist. Eine Vielzahl von Düsen ist am Einlaßrohr der elektrolytischen Zelle vorgesehen..

Bei diesem herkömmlichen Apparat strömt das zu behandelnde Abwasser aus den Düsen des Einlaßrohres in die elektrolytische Zelle ein, so daß die Hilfsmetallelektroden im Abwasserstrom schwimmend gehalten werden und im Abwasser den Elektrolyseprozess mitmachen, wodurch das Wasser gereinigt wird.

Es ist jedoch bei diesem bekannten Apparat schwierig, die Hilfsmttallelektio den in dem Abwasserstrom gleichmäßig schwimmend zu halten, so daß ein besonders hoher Elektrolysewirkungsgrad nicht erreicht wird. Da außerdem das Abwasser aus den Düsen des Einlaßrohres in die elektrolytische Zelle bei einem relativ hohen Druck eingedrückt wird, um den Abwasserstrom hervorzurufen, ist eine weitere Anordnung nötig, um die Abwasserströme zu erzeugen. Diese Einrichtung erfordert extra Raum und erhöht die Kosten der Apparatur. Wird außerdem

409807/0796

dann der Druck des Düsenstroms gesenkt oder treten sonstige unerwünschte Bedingungen auf wie unnötig viel Hilfsmetallelektroden oder ungleichmäßige Strömungsverteilung des Abwassers, dann schwimmen die Metallhilfselektroden zu hoch hinauf oder sinken in der elektrolytischen Zelle zu Boden, was zu einem Kurzschluß zwischen den Häuptelektroden führen kann. Außerdem geht dadurch Energie verloren, und der Elektroyse-wirkungsgrad wird geringer.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur elektrolytischen Behandlung von Wasser unter Verwendung von Metallelektroden zu schaffen, das eine praktisch vollständige Reinigung bei hohem Elektrolysewirkungsgrad und niedrigen Arbeitskosten erbringt.

Nach der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Behandlung von Trinkwasser, das Verunreinigungen enthält, unter Verwendung einer elektrolytischen Zelle geschaffen, die wenigstens ein Paar Häuptelektroden aufweist, die in der elektrolytischen Zelle einander gegenübergestellt sind, sowie eine Energiequelle, die mit den Hauptelektroden verbunden ist,und eine Anzahl von Hilfselektroden, die mit Abstand zwischen den Hauptelektroden eingesetzt sind, wobei diese Anordnung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Hilfselektroden gleichmäßig nahe beieinander, jedoch durch nicht leitende Werkstoffe voneinander isoliert zwischen die Hauptelektroden eingesetzt sind, so daß zwischen

409807/0796

den Hauptelektroden ein Kurzschluß vermieden wird. Die nicht leitenden Materialien sind in kleinen Stücken so angeordnet, daß sie eine gemischte Füllschicht bilden zusammen mit den Hilfselektroden. Die nicht .leitenden Materialien können z.B. eine Vielzahl poröser Plastikhalter sein.

Das Prinzip, der Aufbau und die Wirkungsweise der Erfindung soll nun anhand einer eingehenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung verdeutlicht werden. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 ein. Schemabild, das das Grundprinzip der Erfindung erläutert;

Fig. 3 charakteristische Kurven zur Erklärung von Verbis 6 Suchsergebnissen der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 7 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt;

Fig. 8 charakteristische Kurven, die Versuchsergebnisse aus der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung wiedergeben; und

Fig. 9 einen Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung.

In der Fig. 1 ist ein 'erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das aus einer elektrolytischen Zelle 1 besteht, die nach dem Durchflußprinzip arbeitet und eine Ein-

A09807/0796

laßöffnung 2 im Boden und eine Auslaßöffnung 3 in der Oberseite besitzt. Ein Paar einander gegenüberstehender Hauptelektroden 4 und 5 sind in die elektrolytische Zelle 1 eingesetzt. Wenn die elektrolytische Zelle 1 aus einem leitfähigen Werkstoff besteht, sind die Hauptelektroden 4 und 5 auch gegen die Zelle 1 isoliert. Es sind kleine Abstände am Boden und am oberen Ende der elektrolytischen Zelle an den Enden der Hauptelektroden 4 und 5 nötig. Die Hauptelektroden 4 und 5 sind entlang den Seitenwänden der elektrolytischen Zelle 1 angebracht, so daß das zu behandelnde Abwasser nur an den einander gegenüberstehenden Flächen der Häuptelektroden 4 und 5 entlangstreicht. Eine Vielzahl von Paaren von Häuptelektroden kann parallel zueinander vorgesehen sein. Statt der Plattenelektroden können auch verschiedene andere Formen der Hauptelektroden 4 und 5 vorgesehen werden. Das Material der Hauptelektroden ist Graphit, rostfreier Stahl, Aluminium, Eisen oder ein sonstiges leitfähiges Material. Filter 6 und 7 aus Plastikfolien, Netzen oder porösen Platten, sind am oberen Ende und am Boden der elektrolytischen Zelle 1 vorgesehen. Das Filter 6 ist gewöhnlich festgelegt, während das Filter 7 austauschbar eingesetzt ist.

Im Strompfad des zu behandelnden Abwassers sind Hilfsei ektroden 8 entweder von körnigem Aufbau, als Blocktype, in Pulver- oder Folienform eingesetzt und zusammen mit nicht leitendem Werkstoff 9, der ebenfalls in kleinen Stücken verteilt ist, in Form einer durchmischten FUllschicht 10 in die elektro-

409807/0798

lytische Zelle eingebracht..Das Mischungsverhältnis von Hilfselektroden R zu nicht leitendem'Material 9 kann ganz nach den Bedingungen des zu behandelnden Abwassers gewählt werden. Es muß jedoch ein Kurzschluß zwischen den einander gegenüberstehenden Häuptelektroden· 4 und 5 durch die Hilfselektroden 8 vermieden werden. Die gemischte Füllschicht 10 kann durch einfaches Mischen der Hilfselektroden 8 mit nicht leitendem Material 9 gewonnen werden. Die Füllschicht 10 kann jedoch auch so gebildet sein, daß die Hilfselektroden 8 und die nicht leitenden Werkstoffteilchen 9 zwischen den Hauptelektroden festgelegt werden oder gar mit den Hauptelektroden 4 und 5 verbunden werden, wenn dies erforderlich ist. Die Hauptelektroden 4 und 5 sind an eine Gleichspannungsquelle 11 angeschlossen.

Wenn im Betrieb zu behandelndes Abwasser wie etwa Industrieabwasser vom Einlaß 2 her in die elektrolytische Zelle 1 eingelassen wird, dann strömt das Abwasser durch die gemischte Füllschicht 10 und tritt aus dem Auslaß 3 wieder aus. Wenn es sich bei der elektrolytischen Zelle 1 um eine portionsweise arbeitende Vorrichtung handelt, wird das Abwasser in die gemischte Füllschacht 10 eingebracht. Danach wird nach Anlegen einer Gleichspannung an die Hauptelektroden 4 und 5 ein Stromkreis elektrochemisch durch die Hilfselektroden 8 und das Abwasser in der gemischten Füllschicht 10 gebildet. Die Fläche jeder

409807/0796 __?_

Hilfselektrode 8, die der Pluselektrode 5 zugewandt ist, nimmt folglich.eine Minuspolarität an, während die Fläche jeder Hilfselektrode 8, die der Minuselektrode 4 zugewandt ist, die Pluspolarität annimmt. In diesem Fall wird die elektrolytische Reduktionsreaktion an jeder Fläche mit Minuspolarität und an der Minuselektrode 4 selbst durchgeführt, wodurch beispielsweise Metall abgeschieden wird, während die elektrolytische Oxydationsreaktion an jeder mit Pluspolarität ausgestatteten Fläche und an der Pluselektrode 5 durchgeführt wird, so daß dort Metall aufgenommen oder beispielsweise Zyanionen abgeschieden werden. Wegen dieser Reaktionen können schädliche Substanzen im Abwasser durch Zerlegung oder sonstige Beseitungsbehandlung wirksam herausgeholt werden. Die Materialien der Hauptelektroden 4 und 5, der Hilfselektroden P- und des nicht leitenden Werkstoffes 9 werden so ausgewählt, wie sie für das zu behandelnde Abwasser am besten geeignet sind. Ein tatsächliches Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im einzelnen nun beschrieben.

Beispiel 1

^fl) In einer plastikelektrolytischen Zelle der Abmessungen 10 cm mal 10 cm mal 20 cm tief ist ein Paar von Graphithauptelektroden mit einem Abstand von 7,5 cm zueinander eingesetzt, während Graphitkugeln mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 6 mm in einem Verhältnis von 4 zu 5 mit Glaskugeln von ef-

- 8 409807/0796

wa demselben Durchschnittsdurchmesser eine gemischte Püllschicht zwischen den Hauptelektroden bilden. Eine Lösung von o,55 1» die Zyanionen in einer Menge von 150 ppm enthält, wird in die Zwischenräume der gemischten Füllschicht eingefüllt, und-anschließend wird Gleichspannung an die Hauptelektroden gelegt. Die charakteris-tischen Kurven I und II der Fig. 3 wurden unter obigen Bedingungen in portionsweise Behandlung aufgenommen. An der Abszisse ist die Behandlungszeit t in Minuten und an der Ordinate das Behandlungsergebnis r von Zyanionen in Prozent angetragen. Fig. 3 zeigt, daß Zyanionen innerhalb sehr kurzer Zeit bei nur kleiner elektrischer Leistung durch elektrolytische Oxydation und Zerlegung behandelt werden können. Wenn der Abstand zwischen den Hauptelektroden verringert wird, kann auch die an den Elektroden angelegte erforderliche Spannung herabgesetzt werden.

(2) Unter im wesentlichen denselben Bedingungen wurde in einem Durchflußsystem ein hoher Durchsatz an behandelter Flüssigkeit erzielt.

Unter den Bedingungen nach (1) konnte bei Anwendung von Wechselstrom anstatt Gleichstrom im wesentlichen dasselbe Ergebnis erzielt werden.

(4) In der unter (1) beschriebenen Apparatur wurde eine Lösung mit Nickelionen im Gehalt von 104 ppm mit Gleichstrom unter

409807/0796

8θ V an den Häuptelektroden behandelt. Das Behandlungsergebnis nach Behandlungszeifcen von 2,5 min., 5 min., 10 min. und 15 min. war 54 %, 62 %, 82 % bzw. 92 $ elektrolytische Reduktion und Trennung.

Beispiel 2

(1) In einer elektrolytischen Zelle aus Plastikmateriäl mit den Abmessungen 10 mal 10 cm und 20 cm Tiefe, hat ein Paar von Graphit el ektroden einen gegenseitigen Abstand von 7,5 cm; Aktivkohl ekugeln mit einem durchschnittlichen Durchmesser von J> mm sind im Verhältnis 1 zu 1 mit feinkörnigem Kies von im wesentlichen demselben Durchmesser von 3 mm zu einer gemischten Füllschicht zwischen den Häuptelektroden vermischt. Die Lösung, die Zyanionen in hoher Konzentration enthält, wird in die gemischte Füllschicht eingefüllt und mit Gleichstrom der elektrolytischen Behandlung unterzogen. Danach wird die Lösung in einer Menge von 0,5 1 und mit einem Zyanionengehalt von 190 ppm in die gemischte FUllschicht eingefüllt und der elektrolytischen Behandlung mit Gleichstrom ausgesetzt. Die charakteristischen Kurven III und IV in Fig. 4 wurden durch portionsweise Behandlung in diesem System erhalten. Dieses hohe Behandlungsergebnis wurde bei einem kleineren Strom verglichen mit den Ergebnissen der Fig. J5, erzielt, da die Zyanionen durch die Aktivkohlekugeln · absorbiert und dann elektrolytisch oxydiert wurden, wodurch das Behandlungsergebnis verbessert wurde.

409807/0796 - 10 -

(2) Nach der vorstehend beschriebenen Behandlung gemäß Ziffer (1) wurde eine Lösung mit derselben Konzentration eingefüllt, und es konnten Behandlungsergebnisse von 50 %, 60 % und 80 % nach 2,5 min., 5 min. bzw. 10 min. erreicht werden, wobei an die Hauptelektroden keinerlei Gleichspannung angeschlossen wurde. Wurde dann anschließend eine Gleichspannung von 80 V an den Hauptelektroden zugeführt, nachdem abermals eine Lösung derselben Konzentration in die gemischte Füllschicht eingefüllt worden war, wurden Behandlungsergebnisse von 98 # und etwa 100 % nach Behandlungszeiten von J> min. bzw. 10 min. erreicht. Daraus ergibt sich, daß Zyanionen wirksam absorbiert und zerlegt werden können durch eine gemischte Füllschicht, die Aktivkohlekugeln enthält.

(3) Nachdem Unterchlorsäureionen in den Aktivkohlekugeln in Sättigungsmenge in derselben Apparatur gemäß Ziffer (1) aufgenommen wurden, indem Wasser mit einem Gehalt von 2 ppm Unterchlorsäureionen dauernd unter Anlage von 30 V an den Hauptelektroden durch die Apparatur geströmt war, enthielt das zu behandelnde Wasser die Unterchlorsäureionen nur noch in einer Konzentration von 0,1 ppm. Zugleich war der den Unterchlorsäureionen eigentümliche Geruch beseitigt. Wurde dann das angelegte Gleichstromfeld beseitigt, dann war die Konzentration an Untersäureionen im behandelnden Wasser dieselbe wie bei nicht behandeltem Wasser. Aus diesem Ergebnis läßt sich , daß nach dem Anlegen einer elektrischen Spannung

409807/0796

und deren Einfluß auf die gemischte Füllschicht, die Aktivkohlekugeln enthält, welche mit Unterchlorsäureionen gesättigt sind, diese Ionen auch weiterhin absorbiert werden können, da die Absorptionswirkung erhöht worden ist. Die Absorptionswirkung der Aktivkohlekugeln jedoch geht verloren, wenn die elektrische Spannung nicht mehr angelegt ist.

(Ό Nachdem Natriumhypochlorit von den Aktivkohlekugeln in derselben Apparatur wie unter Ziffer (l) beschrieben, absorbiert worden war, nachdem eine Lösung von 0,5 1 mit einem Πehalt an Zyanionen in einer Konzentration von 190 ppm in die gemischte PUllschicht eingefüllt war, wurde ein besseres Behandlungsergebnis als das aus Fig. 4 bei portionsweiser Behandlung erzielt. Wenn also Zyanionen aus den Aktivkohleionen, die Natriumhypochlorit absorbiert haben, absorbiert und elektrolytisch behandelt werden, dann wird die Oxidation, Zerlegung und elektrolytische Oxidation der Zyanionen durch die Unterchlorsäureionen hervorgerufen. Natriumchlorid, das durch Zerlegung von Natriumhypochlorit entsteht, erhöht die elektrische Leitfähigkeit. Unterchlorsäureionen werden dann durch Elektrolyse von Natriumchlorid gebildet und wirken als Oxidationsmittel für die Zyanionen. Natriumhydroxid, das gleichzeitig entsteht, erhöht ebenfalls die elektrische Leitfähigkeit, so daß der Wirkungsgrad der elektrolytischen Oxidation ansteigt,

409807/0 7 96

Beispiel 3

In einer elektrolytischen Zelle aus Plastikmaterial von den Abmessungen 10 mal 10 cm und 20 cm Tiefe befindet sich ein Paar Graphithauptelektroden in Abstand von 7,5 cm zueinander, während körniges Duraluminium von etwa von 5 mm Durchmesser und 5 mm Länge in einem Volumenverhältnis von 2 zu 5 mit Glaskugeln von etwa 5 mm Durchmesser gemischt wurde zu einer gemischten FUllschicht zwischen den Hauptelektroden. Die Auflösung von 0,55 1.einer Flüssigkeit mit Nickelionen in einer Konzentration von 104 ppm wurde in die gemischte FUllschicht eingefüllt und eine Gleichspannung an die Hauptelektroden angelegt. Unter den obigen Bedingungen wurden die charakteristischen Kurven V und VI in Fig. 5 bei einem portionsweise arbeitenden System erhalten. Hierbei wurden die Nickelionen in Nikkelhydroxid Ni(0H)p umgewandelt, das dann seinerseits infolge Affinität zum Aluminiumhydroxid AlCOH)-, elektrolytisch zerlegt wurde von dem körnigen Duraluminium. Mit Hilfe eines kleinen elektrischen Stromes konnte somit in kurzer Zeit das Abwasser behandelt werden. Ähnliche Ergebnisse konnten bei Anwendung von Wechselstrom statt Gleichstrom erzielt werden. Das Duraluminium kann durch Aluminium, Eisen, Magnesium, Zink oder Legierungen ersetzt werden, die einen dieser Stoffe als Hauptbestandteil enthalten. Da die Hydroxidsubstanzen eine Anziehungswirkung haben, können in kurzer Zeit neben der Reduzierung von Chromsäure durch gelöste Metalle auch organische Aufschwemmun-

409807/0796

gen, Trübungen, Farbsubstanzen, Silicium und sonstige Metallionen wirksam in kurzer Zeit neben der Reduktion von Chromsäure durch dissozierte Metalle ausgeschieden werden.

Beispiel k

In einer elektrolytischen Zelle aus Plastik mit den Abmessungen

cm

10 mal 10 cm und 20/Tiefe ist ein Paar von Graphithauptelektroden mit einem Abstand von 7,5 cm einander gegenüberliegend eingesetzt, während ein Granulat aus Duraluminium von 5 mm Durchmesser und 5 mm Länge in einem Volumenverhältnis von 2 zu 5 mit Kalziumkarbonatblöckchen (z.B. Marmor) von denselben Größenabmessungen als gemischte PUllschicht zwischen die Hauptelektroden eingebracht ist. Eine Lösung von 0,55 1* die Nickelionen in einer Konzentration von 104 ppm enthält, wird in die Luftzwischenräume der gemischten Füllschicht eingegossen und dann an die Hauptelektroden eine Gleichspannung gelegt. Unter den vorstehend genannten Bedingungen ergeben sich die charakteristischen Kurven VII und VIII, die in der Fig. 6 dargestellt sind, und zwar bei einem portionsweisen Betrieb. Bei diesem Betrieb werden die Nickelionen in Nickelhydroxid Ni(OH)₂ umgewandelt durch Neutralisation, die durch physikalisch, chemisch und elektrochemisch gelöstes Kalziumkarbonat CaCO-, und Aluminiumhydroxid Al(OH), bewirkt wird. Das erzeugte Nickelhydro» ' xid Ni(OH)p wird durch die Kohäsion und das gemeinsame Ausfällen mit Aluminiumhydroxid Al(OH)-, ausgeschieden. Das Ergebnis

409807/0796

wurde in kürzerer Zeit erhalten als bei dem in der Fig. 5 gezeigten, unter den gleichen Stromverhältnissen durchgeführten Versuch. Die Kalziumkarbonatblockchen können auch durch ein anderes alkalisches Granulat wie etwa Kalziumoxid CaO oder Natriumkarbonat Na^CCL· oder durch eine Mischung mit nicht alkalischen, nicht löslichen und nicht leitenden Materialien ersetzt werden.

Um eine hochwirksame Behandlung oder einen industriell auswertbaren Prozess zu erhalten, können die vorstehend genannten Beispiele auch miteinander kombiniert werden. Eine Kombination kann auf die V/eise vorgenommen werden, daß eine Vielzahl von elektrolytischen Zellen verwendet wird, die jeweils die unterschiedlichen Behandlungsformen durchführen. Eine Kombination kann aber auch durch Verwendung einer einzigen elektrolytischen Zelle vorgenommen werden, die einige der oben genannten Behandlungsbeispiele durcnführt. Es kann dann z.B. eine Vielzahl von gemischten Füllschichten in eine einzige elektrolytische Zelle eingefüllt werden, wodurch diese für unterschiedliche Behandlungsvorgänge geeignet wird.

Die Anode der Häuptelektroden 4 und 5 kann, wie dies an früherer Stelle bereits erwähnt wurde, aus Graphit oder einem sich lösenden Metall für elektrolytische Metallauflösungsbehandlung bestehen, während die Kathode der Hauptelektroden 4 urld 5 aus Graphit oder Metall, wie etwa rostfreier Stahl

409807/0796

für denselben Zweck bestehen kann. Für den Fall der elektro-]ytischen Oxidationsbehandlung von Zyanionen hat sich Graphit und rostfreier Stahl als Anode bzw. Kathode als geeignet herausgestellt. Als Hilfselektroden 8 ist granuliertes Metall, das sich löst, und Graphitkugeln geeignet für die elektrolytische Metallauflösungsbehandlung und für die elektrolytische Oxidationsbehandlung. Als nicht leitendes Material 9 sind Glaskugeln, Plastikkugeln, kleine Kieselsteine und andere kleine Steine geeignet wegen ihrer Säurebeständigkeit, Beständigkeit gegenüber Alkalien und der gleichmäßigen Verteilung der Zwischenräume in der gemischten Füllschicht. Im Zusammenhang mit dem Beispiel 4 konnte ein alkalisches Granulat für sich allein oder auch in Kombination mit nicht löslichem Material wie Glaskugeln verwendet werden.

Ganz allgemein ist eine höhere Behandlungstemperatur wünschenswert wegen der höheren Reaktionsgeschwindigkeiten. Die Vorgänge laufen jedoch auch bei Raumtemperatur ab. Da die Behandlung fortlaufend vorgenommen wird, kann der Behandlungswirkungsgrad mit Steigen der Temperatur des zu behandelnden Abwassers angehoben werden.

Die erfindungsgemäße Apparatur hat außerdem Filterwirkung für unlöslichen Staub, und dieser ausgefilterte Staub kann durch einen umgekehrt fließenden RUckspülstrom mit Spülwasser leicht wieder beseitigt werden.

409807/0 7 96

Wenn sowohl die Häuptelektroden 4 und 5 als auch das Material der Hilfseiektroden 8 Metall ist und wenn eine Gleichspannung an die Hauptelektroden angelegt wird, dann bildet sich ein Oxidationsfilm an der Anode und ein Überzug an der Kathode, wodurch die Wirksamkeit der Elektrolyse verringert wird. Dieser Film und diese Überzugsschicht können wirksam dadurch verhindert werden, daß in die saure oder alkalische Lösung Luft eingeblasen wird, daß ein Wechselstrom überlagert wird, daß die Polarität an den Hauptelektroden umgewechselt wird oder daß die Elektrolyse überhaupt mit Wechselstrom durchgeführt wird.

In der Fig. 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, in welchem eine Anzahl nicht leitender Halter 9a verwendet wird, die etwa dünne, durchlöcherte Plastikplatten, Netze oder grobes Gewebe sind. Die Hilfseiektroden 8 werden durch die nicht leitenden Halter 9a gehalten, so daß sie voneinander isoliert sind und jeglicher Kurzschluß zwischen den Hauptelektroden 4 und 5 unterbunden ist. Da der freie Bewegungsraum der einzelnen Hilfselektroden 8 nahezu vollständig durch die nicht leitenden Halter 9a beschränkt ist, konnte mit diesem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ein sehr gutes Ergebnis erzielt werden.

Bei einem Ausführungsbeispiel wurden zehn Schichten von Hilfselektroden 8 mit Hilfe von Plastiknetzen der Abmessungen 15 mal 15 cm geschaffen. Es wurden in diesem Fall Gra-

409807/0796

1 ¹V

phitkugeln von 7 mm Durchmesser als Hilfselektroden 8 eingesetzt. In den zehn Schichten befanden sich 4 300 oder 4 400 Graphitkugeln als Hilfselektroden 8. Bei diesen Bedingungen wurde eine Lösung von 0,58 1 eingegeben, die Natriumzyanid NaCN in einer Konzentration von 118 ppm enthielt und danach Gleichspannung an die Hauptelektroden 4 und 5 angelegt. Das Ergebnis dieses durchgeführten Versuches ist in der Fig. 8 wiedergegeben, in der die Kurve IX der Bedingung von 80 V Gleichspannung und 1,9 Amp. entspricht, während die Kurve X das Ergebnis bei 50 V und 1,0 Amp. Gleichstrom wiedergibt. Fig. 8 läßt deutlich erkennen, daß die Zyanionen mit geringem Energieaufwand in kurzer Zeit abgesondert werden konnten.

Die Halter 9b können parallel zur Wasserstromrichtung angeordnet sein, wie dies Fig. 9 zeigt. In diesem Fall können, wenn die Befestigungsplatten 12a und 12b aus nicht leitendem Material bestehen, die Halter 9b aus einem Leitermaterial gefertigt sein, wobei dennoch ein Kurzschluß zwischen den Hauptelektroden 4 und 5 verhindert wird. Das Beispiel der Fig. 9 erbringt ähnlich gute Resultate wie sie in der Fig. 8 dargestellt sind.

Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 7 und 9 können die Halter 9& bzw. 9b mit den Hilfselektroden 8 festverbunden sein, indem sie beispielsweise aus demselben Material hergestellt sind.

409807/0796

- 18 -

Da, wie schon im einzelnen ausgeführt, die Hilfselektroden 8 bei den erfindungsgemäßen Apparaturen dicht zusammenliegend angeordnet sind und dennoch jeglicher Kurzschluß zwischen den Hauptelektroden vermieden wird, ist der tatsächliche Abstand zwischen den Häuptelektroden sehr klein. Außerdem sind die Hilfselektroden 8 im gesamten Raum der elektrolytischen Zelle 1 gleichmäßig verteilt, während die Gesamtcb erfläche der Elektroden sehr groß ist. Deshalb kann auch Abwasser, das Zyanverbindungen in niedriger Konzentration enthält, in kurzer Zeit behandelt werden, während erhebliche Schwierigkeiten bestehen, derartige Abwasser in herkömmlichen Anlagen zu behandeln. Während in den herkömmlichen Apparaturen die Konzentration an Zyanverbindungen nicht unter den relativ hohen Wert von z.B. 1 000 ppm durch elektrolytische Oxidation gesenkt werden kann, wird es erforderlich, die endgültige Behandlung durch chemische Wirkstoffe vorzunehmen. Zyanionen enthaltendes Abwasser kann jedoch durch die Erfindung vollständig gereinigt werden, und zwar nur durch elektrolytische Oxidation.

Die elektrolytische Reduktionsbehandlung kann mit hohem Wirkungsgrad bei niedrigen Arbeitstemperaturen innerhalb kurzer Behandlungszeit in einer kleinen elektrolytischen Zelle vorgenommen werden. Da die Hilfselektroden 8 in der gemischten Füllschieht 10 durch die Halter 9a, 9b festgeü^t sind, ist auch eine weitere Zerkleinerung der Hilselektroden 8 durch gegenseitige Kollisiorf wirksam vermieden, so daß das behandelte Wasser aic h nicht getrübt wird.

409807/0796

Werden Aktivkohlekugeln als Hilfseiektroden 8 eingesetzt, können Verunreinigungen durch die physikalische und chemische Funktion der Aktivkohlekugeln ausgeschieden werden, und die ausgeschiedenen Verunreinigungen können dann, wie im einzelnen an früheren Stellen dargelegt, mit der erfindungsgemäßen Apparatur weiterbehandelt werden. Die nachbehandelten Aktivkohlekugeln können dann erneut verwendet werden. Mit der Erfindung kann gutes Trinkwasser erzeugt werden> das keinen unangenehmen Geruch nach Unterchlorsäureionen aufweist, wie dies unter Ziffer (~5) bei Beispiel 2 aufgeführt wurcfe,

409807/0796 ~²°-

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C HE

Einrichtung zur Behandlung von Wasser, das Verunreinigungen aufweist, in einer elektrolytischen Zelle, die wenigstens ein Paar von Hauptelektroden enthält, die in der elektrolytischen Zelle einander gegenüberliegend angeordnet sind, eine Energiequelle, die mit den Hauptelektroden verbunden ist, und eine Vielzahl von in einzelnen Stücken zwischen die Hauptelektroden eingesetzten Hilfselektroden, dadurch gekennzeichet, daß die Hilfselektroden (8) gleichmäßig und mit zueinander geringem Abstand jedoch durch isolierendes Material (9,9a,9b;12a, 12b) voneinander elektrisch getrennt, zwischen den beiden Hauptelektroden (4,5) angeordnet sind, so daß ein Kurzschluß zwischen den Hauptelektroden vermieden wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektroden (8) zwischen die Hauptelektroden (4, 5) zusammen mit einem nicht leitenden Material (9) eingefüllt sind, das in feiner Verteilung beigefügt ist und eine gemischte PUllschicht (10) mit Luftzwischenräumen bildet, in die das zu behandelnde Abwasser eingebracht wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 1,. dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektroden (8) zwischen den Hauptelektroden (4,
409807/0796
5) durch eine Anzahl durchlässiger Plastikhalter (9a,9b) gehalten sind,

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektroden (8) durch einen der nachfolgend genannten Stoffe gebildet sind: Graphit, Aktivkohle, Eisenoxid, Bleioxid.

5. Einrichtung nach Ansprch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektroden (S) aus Aktivkohle gebildet sind und Unterchlorsäureionen von der Aktivkohle aufgenommen werden.
6. Verfahren zur Behandlung von Abwasser unter Verwendung der Einrichtung nach Fig. 5» dadurch gekennzeichnet, daß wechselweise die Energiequelle an die Hauptelektroden angeschlossen und von ihnen getrennt wird.
7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektroden (8) durch einen der nachfolgend genannten Stoffe gebildet sind: Aluminium, Eisen, Magnesium, Zink oder eine Legierung derselben als Hauptkomponente gebildet sind, um Hydroxidsubstanzen aus der Lösung zu entfernen.

- 22 409807/0796
8. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß. die Hilfselektroden (8) durch einen der folgenden Stoffe gebildet sind: Aluminium, Eisen, Magnesium, Zink oder eine Legierung dieser Stoffe mit einem solchen als Hauptbestandteil, um die Hydroxidsubstanzen daraus zu beseitigen, und daß die nicht leitenden Materialen durch wenigstens eine alkalische Substanz gebildet sind, um Hydroxidionen auszuscheiden, wodurch Verunreinigungen im Wasser in Hydroxidsubstanzen umgewandelt und dann durch Kohäsion und gemeinsames Ausfällen abgeschieden werden.

409807/0796

Leerseite