DE2461943C3

DE2461943C3 - Elektrophoretisch wirkende Abwasserbehandlungsanlage

Info

Publication number: DE2461943C3
Application number: DE19742461943
Authority: DE
Inventors: Saburo; Itoga Hiroyoshi; Wada Hirobumi; Marukawa Hiromasa; Tokio Motozawa
Original assignee: Tokyo Denki Kagaku Kogyo KX., Tokio
Priority date: 1974-01-11
Filing date: 1974-12-31
Publication date: 1977-05-12

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrophoretisch wirkende Abwasserbehandlungsanlage für Kolloide enthaltende Schmutzwasser, die eine Suspensionszone, eine Koagulationszone und eine Trennzone umfaßt.

Es wurden bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zur clcktrophoretischen Koagulierung angegeben, wobei eit! drittes Material, wie z. B. Eisenpulver, Ferritpulver oder Eisensand, mit einer in Wasser den kolloidalen Teilchen im Abwasser entgegengesetzten elektrischen Ladung dem kolloidalen Abwasser zugesetzt wird, um eine Suspension hoher Konzentration zu bilden, dann elektrophoretisch die kolloidalen Teilchen und das dritte Material durch Anlegen eines starken elektrischen Feldes unter Verwendung unlöslicher Elektroden aus Graphit, Ferrit od. dgl. zueinander bewegt werden, so daß die kolloidalen Teilchen an der Oberfläche der Drillmaterialteilehen koaguliert \v erden, und man danach die koagulieren kolloidalen Teilchen vom dritten Material unter Bildung von Flocken abtrennt und die Flocken einem Flüssig Fest-Trennverf:ihrrn in einem Absetzbecken unterwirft (japanische offengelegte Patentpublikation 27 565/1973). Außerdem wurde auch zur Durchführung dieses elektrophoretischen Koagulierverfahrens eine Anlage angegeben, in der eine Mehrzahl von Elektroden, deren jede eine geringe Oberfläche aufweist, in einem Behandlungsbehälter zum Absetzen und Abtrennen vorgesehen werden (japanische offengelegte Patentpublikation 33 460/1973). Diese Anlagen haben jedoch den Nachteil, daß das Auswechseln der Elektroden störend ist und daß dadurch ein freier Durchgang von unbehandeltem Abwasser durch den Behandlungsbehälter auftritt.

Mit der Erfindung wird bezweckt, den genannten Nachteil zu überwinden. Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Abwasserbehandlungsanlage, weiche auf der Grundlage der Elektrophorese arbeitet und bei der das Auswechseln des Elektrodenteils und eines Elektrodenrohres erleichtert ist, zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei einer Anlage der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Elektrodeiirohr. in welchem als Elektroden einander gegenüberliegende Bolzen oder Platten angeordnet sind, sich neben einem Behandlungsgefäß befindet, dessen oberer Bereich als Trennungsteil konisch und dessen unferer Bereich als Suspensionsteil zylindrisch ausgebildet ist, wobei der Suspensionstei. in seinem unteren Bereich ebenfalls konisch geformt ist, und der Innenraum des Behandlungsgefäßes am unteren Ende des zylindrischen Teiles über ein Ansaugrohr, ein Ventil. eine Leitung und eine Suspensionspumpe mit dem unteren Ende des Elektrodenrohres verbunden ist, während dieses an seinem oberen Ende über eine Leitung tangential in den oberen Bereich des Trennungsteiles eingeführt ist, und daß ferner in der Sptize des unteren konischen Bereiches des Suspensionsteiles sich der Abwasserzu! uif befindet, während im Trennungsteil, nahe der Behandlungsgefäßwand zentrisch eine Trennwand mit einer Ablaufrinne an ihrem oberen Ende und einer Auslaßleitung angeordnet ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Ansaugrohr im Suspensionsteil des Behandlungsgefäßes über das Ventil, die Leitung, die Suspensionspumpe, das Elektrodenrohr, die Leitung und dtn Trennungsteil zu einem Kreislauf geschlossen ist und daß ferner die Bauelemente Rohr, Ventil. Leitung, Suspensionspumpe, Elektrodenrohr, Leitung und Trennungsteil zu einem weiteren Kreislauf verbunden sind.

Durch die Anordnung des Elektrodenrohres außerhalb des Behandlungsgefäßcs wird erreicht, daß das Auswechseln der Elektroden bzw. des Elektrodenrohres erleichtert ist. Zusätzlich wird durch die Ausbildung des Behandlungsgefäßes und der Zirkulationskreisläufe gewährleistet, daß das Abwasser mittels nur eines Durchganges dur :h ein elektrisches Feld innerhalb des Elektrodenrohre., ausreichend behandelt werden kann.

Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläuten ,dabei zeigt

Fig. I einen schematischen Überblick der gesamten Abwasserbehandlungsanlage,

F i g. 2 eine teilweise geschnittene .Seitenansicht eines FJektrodcnrohres und

F i g. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines anderen Ausführungsbeispiels des in Fig. 2 dargestellten F.lektrodenrohres.

In F i p. 1 wird das zu reinigende kommunale Abwasser mittels einer Pumpe 1 in die Anlage hinein und dann in den unteren Teil eines Suspensionsteils 4

«r

th einen Strömungsmesser 2 und ein automatisches Ventil 3 gepumpt. Eine passende Menge eines Pulvers 5. H die entgegengesetzte elektrische Ladung oer im Abwasser befindlichen Kolloide aufweist, wird dem <L nensionsteil 4 zugesetzt Dieses pulverförmige 5 Material kann Metallpulver, Metalloxidpulver oder gesintertes Metalloxidpulver, wie z.B. Eisenpulver, Fisensand oder Ferritpulver sein. So wird das Pulver 5 m eingepumpten Abwasser innerhalb des Suspensionsleiles 4 unter Bildung einer Trübe suspendiert. Der io _ς pensionsteil des Behandlungsgefäßes 7 hat zylindriche Gestalt Die lichte Weite ist so zu bestimmen, daß . _eine gute Suspension des Pulvers im Abwasser durch den Aufwärtsstrom ergibt Weiter besteht das Behandlungsgefäß 7 zusätzlich zu dem Suspensionsteil 4 15 -ms einem umgekehrten konischen Trennungsteil 6. der in! Anschluß an das obere Ende des Suspens'.onsteiles 4 einstückig installiert ist

Die Suspension wird durch ein Saugrohr 8. das in den Suspensionsteil 4 eingeführt ist. ein automatisches 20 Ventil 9 eine Suspensionspumpe 10 und eine Leitung 11 in ein 'Elektrodenrohr 12 bzw. 19 gefördert. Das Flektrodenrohr 12 ist mit einer Mehrzahl von Bolzen 13 ausgerüstet die als Elektroden dienen und in zwei rruDpen einander gegenüberstehend über die gesamte •änee des Rohres verteilt sind. Wenn man ein Elektrisches Feld mittels dieser Bolzen 13 an die Suspension anlegt werden die kolloidalen Teilchen im Abwasser und das Pulver 5 elektrophoretisch unter Bildung von Flocken durch Koagulierung zueinander bewegt Das behandelte Abwasser wird dann zum oberen Teil des umgekehrt konischen Trennungsteils 6 des Behandlungsgefäßes 7 durch die Leitung 11' >n tangential Richtung eingeführt, und die Flocken strömen spiralförmig zwischen einer Trennwand 14 innerhalb des Trennungsteils 6 und der Innenwand des Trennungsteils 6 abwärts. Während dieser Abwärtsstrombewegung sammelt sich das Pulver 5 der Flocken durch Zentrifugalkraft am Umfangsteil und gleiten an der Innenseite des Trennungsteils 6 zum Suspensionsteil 4 hinab Weiter wird das Pulver 5 erneut im Abwasser durch dessen Aufwärtsstrom, suspendiert und anschließend durch das Saugrohr 8 zur Wiederholung des erläuterten Zykhs gezogen. Inzwischen strömen die vom Pulver 5 getrennten Flocken zusammen mn dem behandelten Wasser im Trennungs.eil 6 nach oben und dort in die Überlaufrinne 15. die am oberen Rand des Trennungsteils 6 angebracht ist. und werden schließlich durch die Auslaßleitung 16 zu einem (nicht -fcirgesti.ilten) Absetzbecken gefördert. Dort erfolgt die Hussig-Fest-Trennung. Das mit der erfindungsgemäßen Anlage behandelte Abwasser wurde also durch keine llokkungschcmikalien belastet.

Die dargestellte Ausführungsari des Trennungsteils 6 ist eine umgekehrte konische Form. Jedoch ,st die I orm dieses Teils erfindungsgemäß nicht auf eine solche Gestaltung beschränkt Man kann z.B. hierfür auch einen Hüssigkcilszyklon »der einen Schragplattenseparator verwenden. ,

\:_iB.2 ist eine teilweise geschnittene Se.tenans.chs

odenrohres.2,_e

I₂ ,st allgemein aus einem Isolierstoff. *' '■ »· 1,Ivν nyfchlorklhar/. Acrylharz oder Polyteua, uo, ,1, Jen aufgebaut. Der Wandteil des Llektrodenrohivs K mit einer Mehrzahl von Schraublöchern verschen du.· ',„,nder gegenüber angeordnet sind, h.nc Mch./ahl en B .si in d.cse Schraublocher eingeschraubt. ! Lflarhen dieser Bolzen 13 bilden die l-.lektroden oberflächen. Die Bolzen 13 bestehen aus Graphit. Ferrit, rostfreiem Stahl, Kupfer. Titan oder Platin. Weiter erkennt man an den Bolzen 13 befestigte Anschlußlaschen 17 und Verbindungsdrähte 18. Eine Seite der Bolzen 13 ist an einen Gleichstrompol angeschlossen, während die andere Seite an den entgegengesetzten angeschlossen ist Man kann jedoch hitrfür auch eine Wechselspannung (Netzspannung von 50—60 Hz) verwenden. In diesem Fall ist jedoch die Wirksamkeit der Flockung etwas verringert

F i g. 3 zeigt eine andere Ausführungsart des Elektrodenrohres. In dieser Figur erkennt man das Elektrodenrohr 19 und Plattenelektroden 20. Eine Mehrzahl von Plattenelektroden 20 ist in Gegenüberstellung am Elektrodenrohr 19 befestigt Die Querschnitte des Elektrodenrohres 12 in Fig.2 und des Eiektrodenrohres 19 in F i g. 3 sind kreisförmig. Jedoch können sie auch oval oder von anderer Form sein. Wesentlich ist. daß das Elektrodenrohr einen derartigen Aufbau hat, daß sich ein gleichmäßiges elektrisches Feld innerhalb des Rohres durch die Kombination der Form und Anordnung der Elektroden erzeugen läßt.

In Fig. 1 erkennt man ein Rohr 21. Soll die Anlage außer Betrieb gesetzt werden, verwendet man dieses Rohr 21 im Zusammenspiel mit dem automatischen Ventil 22 zum Entfernen des Pulvers 5 in den Rohren und der Pumpe. Es wird dann das automatische Ventil 9 geschlossen, und gleichzeitig wird das automatische Ventil 22 geöffnet, um das behandelte Wasser im oberen Teil des Trennungsteils 6 durch das Rohr 21 zu ziehen, so daß die Suspension sowohl innerhalb der Suspensionspumpe 10 als auch des Elektrodenrohres 12 und der anderen Rohre vom behandelten Wasser ersetzt werden kann.

Nach diesem Fördervorgang wird die Suspensionspumpe 10 abgestellt Schließlich stellt man die Pumpe I bei gleichzeitigem Schließen des automatischen Ventils 3 ab.

Bei der Abwasserbehandlung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Anlage ist es erforderlich das Pulver 5 passend zu wählen. Es ist nämlich nicht auf die vorgenannten Stoffe beschränkt Vielmehr maß man das Pulver 5 je nach der Art des zu behandelnden Abwassers aus geeigneten Stoffen auswählen. Weiter wird die Konzentration der Suspension durch die Zufuhr des Abwassers bestimmt In jedem Fall kann man diese während des Betriebs stabil halten. Man erreicht /.. B. eine Suspensionskonzentration von bü Vol.% unter Verwendung eines Pulvermaterials mit einem spezifischen Gewicht von 5,5 und einer Durchschnittsteilchengröße von 0.15 mm.

Die Standardbchandlungskapa/näi der erfindungsgemäßen Anlage ist etwa 2 m^J/h. jedoch Hißt sie sich bis 4 m'/h steigern, indem man die Nennwerte bzw. Abmessungen der Suspensiorispumpe 10 und des Elektrodenteils entsprechend ändert. Weiter variiert die Behandlungskapazität entsprechend der relativen Schwierigkeit der Abwasserbehandlung Die Zufuhr von Abwasser iäßt sich innerhalb des Bereichs von 0 his 4 in' h durch entsprechende Regulierung der -\bvv asset'-pumpe I steuern.

Bei der Behandlung um Abwasser tinier Verwendung tier erfindungsgemäßen Anlage kann das Abwasser kontinuierlich in einem Durchgang behandelt v\ erden, indem nia:i die Pumpe 1 öffnet.oder es kann auch in der Anlage umlaufen, indem man die Pumpe t schließt.

Die erfindiingsgemäße Anlage kann außer /ur Abwasserbehandlung auch als Prüfvorricriuingen ver-

wendet werden, da die Suspcnsionskon/cntriuion stabil ist. Beispielsweise kann sie für Wirkungsgradtests einer Trübepumpe, zur Ermittlung der Verlusthöhe in einem Rohr u. dgl. verwendet werden.

Beispiel
Versuch der Abwasserbehandlung

Unter Verwendung der in Fig. 1 dargestellten Anlage wurde ein Abwasser, das aus der Herstellung von mit Überzug versehenem Papier stammte, behandelt. Als Elektrodenrohr wurde der in F i g. 2 dargestellte Typ verwendet.

Die Abmessungen der Abwasserbehandlungsanlagc waren folgende:

Länge des Elektrodenrohres (12) 300 cm

Durchmesser des Elektrodenrohres

(12) 5 cm

Abstand der Bolzen (13) 2,5 cm

Maximaldurchmesser des

Trennungsteils (6) 100 cm

Höhe des Behandlungsgefäßes (7) 220 cm

Mit dieser Anlage wurden 2 mVh Abwasser verarbeitet. Die Behandlung wurde 6 Stunden unter Zusatz von 30 Vol.% Eisenpulver durchgeführt. Obwohl die suspendierten Materialien im Abwasser nicht spezifiziert werden konnten, ist es sicher, daß das Abwasser eine große Menge sehr feiner Teilchen, wie z. B. weißen Ton. Titanweiß und Kalziumkarbonat und außerdem organische Stoffe, wie z. B. Kasein und einige Dispergiermittel enthielt. Daher konnte angenommen werden, daß die Koagulierung der Fremdstoffe im Abwasser dieser Art sehr schwierig durchführbar war. Die Ergebnisse dieser Behandlung sind in der folgenden Tabelle 1 angegeben:

Tabelle 1

Abwasser

Behandeltes Wasser

SS(ppm) CSB (ppm)

1000-1200 160

14 17

Bemerkungen:

1. Die Ergebnisse sind Durchschnittswerte des 6 Stunden-Betriebes.

2. S S: Suspendierte Stoffe: CSB: chemischer Sauerstoffbedarf.

Weiter wurde mit der gleichen Anlage unter den gleichen Bedingungen ein ähnlicher Versuch mit üblichem Spülwasser (Haushaltsabwasser) durchgeführt. Die Ergebnisse dieses Versuches sind in det folgenden Tabelle 2 angegeben:

Tabelle 2

Abwasser

Behandeltes Wasser

S S (ppm) pH

Fe (ppm) Zn (ppm) Cu (ppm) Cr (ppm) Ni (ppm) Pb(ppm) Mn (ppm) CSB (ppm)

100 6,0 5,2 1,64 0,21 0.06 1.15 0,05 0,32

108

10-20

8,0

0.07

0,08

0.02

0,02

0.03

0.01

0.01 57

Aufgrund der obigen Erläuterungen und Ergebnisse neigen sich ohne weiteres die Vorteile und Vorzüglichkeit der erfindungsgemäßen Anlage.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

•i Patentansprüche:

1. Elektrophoretisch wirkende Abwasserbehandlungsanlage für Kolloide enthaltende Schmutzwässer, die eine Suspensionszone, eine Koagulationszone und eine Trennzone umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektrodenrohr (12; 19). in welchem als Elektroden einander gegenüberliegende Bolzen (13) oder Platten (20) angeordnet sind, sich neben einem Behandlungsgefäß (7) befindet, dessen oberer Bereich als Trennungsteil (6) konisch und dessen unterer Bereich als Suspensionsteil (4) zylindrisch ausgebildet ist, wobei der Suspensionsteil (4) in seinem unteren Bereich ebenfalls konisch geformt ist, und der Innenraum des Behandlungsgefäßes (7) am unteren Ende des zylindrischen Teils über ein Ansaugrohr (8), ein Ventil (9), eine Leitung (11) und eine Suspensionspumpe (10) mit dem unteren Ende des Elektrodenrohres (12; 19) verbunden ist, während dieses an seinem oberen Ende über eine Leitung (H') tangential in den oberen Bereich des Trennungsteiles (6) eingeführt ist, und daß ferner in der Spitze des unteren konischen Bereiches des Suspensionsteiles (4) sich der Abwasserzulauf befindet, während im Trennungsteil (6), nahe der Behandlungsgefäßwand zentrisch eine Trennwand (14) mit einer Ablaufrinne

(15) an ihrem oberen Ende und einer Auslaßleitung

(16) angeordnet ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansaugrohr (8) im Suspensionsteil (4) des Behandlungsgefäßes (7) über das Ventil (9), die Leitung (11), die Suspensionspumpe (10), das Elektrodenrohr (12; 19), die Leitung (It') und den Trennungsteil (6) zu einem Kreislauf geschlossen ist und daß ferner die Bauelemente Rohr (21), Ventil (22), Leitung (11), Suspensionspumpe (10), Elektrodenrohr (12; 19), Leitung [W) und Trennungsteil (6) zu einem weiteren Kreislauf verbunden sind.