DE2500455A1 - Verfahren zum behandeln von abwasser - Google Patents

Description

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Firma Swift & Company, 115 West Jackson Boulevard, Chicago, Illinois 6o6o4 (USA)

Verfahren zum Behandeln von Abwasser

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erzielen eines Koagulierens, Agglomerierens und Schwimmens von in einer Flüssigkeit fein verteiltem bzw. schwebendem sowie gelöstem Material und insbesondere zum Trennen eines solchen Materials vom Abwasser. Das Verfahren dient zum Behandeln von solchen Abwässern und anderen Ausflüssen, die emulgierte Mengen an Ölen, Fetten, Schmiermitteln und anderen ölhaltigen Materialien aufweisen, die gegebenenfalls Proteine, durch Biobehandlung abbaufähige Materialien und andere polare Substanzen aufweisen können. Das Verfahren ist besonders zweckmäßig in Verbindung mit Speiseölverfahren oder Konservenfabrikvorgangen, doch kann es auch bevorzugt bei der Behandlung von Ausflüssen benutzt werden, die Mineralöle von Industrieanlagen enthalten. Dementsprechend behandelt die Erfindung das Entfernen einer Phase von einer diese enthaltenden Flüssigkeit durch Flotation.

Auf vielen industriellen Gebieten gibt es von den Betriebsvorgän-

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gen herrührende, gewöhnlich wässrige Ausflüsse, die eine abtrennbare Phase enthalten. Beispielsweise enthält in der Papierindustrie der Abfluß des Herstellungsvorgangs Zellulose, Fasern und manchmal mineralische Füllstoffe, wie Kaolin. In der Fleischindustrie enthält der Abfall von Schlachthäusern tierische Fette, Proteine und andere organische Stoffe. Die Abwasser bei der Herstellung von Eisenprodukten, wie in Walzstraßen, enthalten Öl und Eisenpartikel. In der Erdölindustrie sind zahlreiche Produkte mit sehr viel kleineren Dichten als bei Wasser nur schwer unter Verwendung üblicher Verfahren, wie der Dekantierung bzw. der Schlemmung oder der Zentrifugierung, trennbar. Einige Industrieverfahren, wie die Latex- oder KunststoffIndustrien, führen zu hydrophoben Abfallphasen. Selbstverständlich sind zahlreiche Flüsse und Ströme der Erde mit allen Arten von unlöslichen und fein verteilten organischen sowie anorganischen Materialien verschmutzt.

Ganz allgemein führen freies Fett und Öl, das heißt also nicht emulgiertes Fett und öl, nicht zu besonderen Problemen im Hinblick auf eine Trennung vom Wasser, da diese Stoffe im allgemeinen an die Oberfläche schwimmen und abgeschöpft werden können. Andererseits befinden sich emulgierte Fette in Lösung und begründen erhebliche Reinigungsprobleme. In diesem Zusammenhang wurde in der Vergangenheit in der Praxis gewöhnlich so verfahren, daß das Abwasser von einer Konservenfabrik zu einem Absetztank oder -behälter mit Trennblechen floß, wobei sich das Wasser während einer Stunde oder dergleichen absetzte und wobei das freie Fett zur Oberfläche anstieg und abgeschöpft wurde. Das emulgierte Fett verblieb dabei selbstverständlich im Wasser und gelangte mit diesem in die Abwässerkanäle. Es wurden zahlreiche Maßnahmen, wie eine Belüftung und komplexe Geräte, in Versuchen angewendet, um die Emulgierung des Abwassers aufzuheben. Wenn das emulgierte Öl nicht besonders wertvoll war, wurde jedoch gewöhnlich keine Anstrengung zum Wiedergewinnen desselben vom Wasser unternommen, das schließlich mit dem Öl zu den Abwässerkanälen und daher in die Ströme und Flüsse geleitet wurde.

Bei Verfahren mit einer Wasserwiederverwendung kann das Öl aus dem

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System durch Koagulieren mit Aluminiumsulfat sowie Alkali und durch nachfolgende Filtrierung entfernt werden. Das Öl wird in den Flocken eingeschlossen bzw. von diesen erfaßt und aus dem System ausgefiltert. Jedoch sind periodische Rückwasch- bzw. -strömvorgänge des Filters mit Ätznatron erforderlich. Es ist jedoch festzustellen, daß die benutzten Verfahren zum vollständigen Entfernen des Öls aus dem Wasser eindeutig unwirtschaftlich sind, um Abwasser von Konservenfabriken, Abwasser der Erdölindustrie und solche der Speiseölbetriebe zu säubern bzw. aufzubereiten. -

Um das Problem des Trennens einer fein verteilten Phase von einem Abwasser zu lösen, wurde bei zahlreichen industriellen Verfahren die Flotationstechnik benutzt, bei der in die Flüssigkeit Gasbläschen eingeführt werden, die sich selbst an den Partikeln der trennbarer! Phase, die fest oder flüssig sein kann, anlagern und den Partikeln eine Scheindichte erteilen. Hierdurch werden die Partikel in der sie enthaltenden Flüssigkeit angehoben und zur Oberfläche transportiert, wo sie entfernt werden können. Die bisher bekannten Flotationsvorgänge und -geräte haben den Hauptnachteil, daß die Gasbläschen im Volumen der Flüssigkeit unmittelbar über dem Freigabepunkt der Bläschen eine beträchtliche Turbulenz erzeugen, aufgrund derer Verunreinigungen in die geklärte Flüssigkeit getragen werden. Da es keine Möglichkeit gab, die Anzahl der Bläschen erheblich zu vergrößern, beispielsweise um Schaum zu erzeugen, waren ein Klären des Flüssigkeitsabflusses schwierig und das Reinigen beschwerlich.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Schaffung eines Verfahrens zugrunde, nach dem unter Vermeidung der geschilderten Nachteile ein schnelles und wirkungsvolles Entfernen von gelösten und/ oder fein verteilten bzw. suspendierten Fremdmaterialien aus Abwassern möglich ist, ohne daß in der Klärungszone eine Stromturbulenz erzeugt wird.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Erzielen eines Koagulierens, Agglomerierens und Schwimmens von in einer Flüssigkeit fein verteiltem bzw. schwebendem sowie gelöstem

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Material vorgeschlagen, daß die Flüssigkeit mit einem Dichtegradienten eines mittleren Stromes in Berührung gebracht wird. Insbesondere wird bei einem Verfahren zum Trennen eines solchen Materials von Abwasser vorgeschlagen, daß dieses einem Behälter mit einem Einlaß- und einem Auslaßende zugeführt wird, wobei der Behälter eine Vielzahl von Elektrodenreihen (banks) aufweist, die nahe dem Behälterboden Zellen bilden, daß über die Elektrodenreihen ein elektrischer Strom aufgezwungen wird, der ausreicht, um Mikrobläschen zu erzeugen, und daß das Abwasser beim Strömen vom Einlaß- zum Auslaßende einem Stromdichtegradienten ausgesetzt wird.

Die Erfindung befaßt sich ganz allgemein mit der Behandlung von Wassersystemen, die suspendierte oder gelöste Partikel enthalten und bei denen das Wasser einer Vielzahl von Stromdichtegradientenzonen unterworfen wird. Jede Stromzone enthält eine Elektrodenreihe, die ein Gitter oder Elektrodenpaare enthält, welche eine wichtige Beziehung zur Menge der Verunreinigungen im Wasser haben. Im Idealfall wird die mittlere Stromdichte am Boden des Tanks verkleinert, wenn das Wasser durch den Behändlungstank gelangt. Dies wird durch Verändern der Spannung, der Stromstärke, des Abstandes zwischen den Elektroden oder der Anordnung der Elektroden erreicht, was noch näher erläutert wird.

In der vorliegenden Beschreibung werden zwei Arten von Stromdichten erläutert. Eine an den Elektroden erzeugte Stromdichte ist reell, während am Tankboden eine imaginäre, jedoch berechenbare Stromdichte festgestellt wurde. Es gibt unbegrenzte Möglichkeiten, um am Tankboden einen Gradienten der Stromdichten zu erzeugen. Wenn beispielsweise die Stromstärke an der Elektrode konstant bleibt, erfolgt eine Verkleinerung der mittleren Stromdichte pro Flächeneinheit des Tankbodens, wenn die Elektrodenpaare weiter entfernt oder der Abstand zwischen der Anode und der Kathode vergrößert werden.

Die meisten Abwässer und insbesondere diejenigen von Fleischbehandlungsbetrieben oder Speiseölanlagen haben eine Gemeinsamkeit,

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nämlich das Vorliegen von fein verteilten, geladenen, festen Partikeln, die sich auch über Monate hin nicht absetzen. Es ist im allgemeinen festzustellen, daß üblicherweise mehr als 9o % der schwebenden Festkörperteilchen negativ geladen sind. Um diese Partikel abzuscheiden, muß die Ladung auf Null gebracht werden. Im Falle der Nulladung erfolgen ein Abscheiden der Partikel und eine Flockenbildung, wobei einige Flocken steigen und andere fallen können. Es ist möglich, einige Partikel in Industrieabwässern durch einfaches Ändern des pH-Wertes der Lösung zu koagulieren.

Ferner werden gewöhnlich positiv geladene Partikel, nämlich Metallionen, dem Abwasser zugefügt. Diese positiv geladenen Partikel lagern sich bereits im Abwasser an die negativen Partikel an und führen in der Lösung insgesamt zu einer Nulladung mit dem Ergebnis einer Koaleszenz bzw. Vereinigung der Partikel. Ferrichlorid, Ferrisulfat, Aluminiumsalze wie Alaun bilden ihre entsprechenden unlöslichen Metallhydroxide und stellen nach der vorliegenden Erfindung zum Behandeln industrieller Abwässer verwendbare, positiv geladene Partikel dar.

Eine weitere Verbesserung hinsichtlich der Erzeugung von Flocken zwecks Anstieg zur Oberfläche ist das Zufügen von synthetischen Polymeren zum Wasser, wobei diese Polymere gewöhnlich vom PoIyacrylamid-Typ sind. Diese technischen Polymereflockungsmittel von wasserlöslichen Polymeren haben Molekulargewichte, die von einem mittleren Wert von 7 χ Io bis zu den höchsten praktischen Grenzen reichen, und sie weisen schwache, mittlere und starke Ladungsdichten auf.

Beim Behandeln eines Abwassers von einer Anlage werden etwa loolooo ppm, gewöhnlich etwa 3oo-4oo ppm, Alaun oder ein anderes höherwertiges Metallsalz normalerweise etwa 6,1m (2o ft) vor dem Tank oder Behälter in die Einflußleitung eingebracht. Es ist ein sehr schonendes Mischen erwünscht, und es wird ein starkes Rühren oder Bewegen vermieden. Nach einem Mischen von einigen Minuten wird eine kleine Menge von etwa o,l bis etwa 5 ppm eines PoIyelektrolyten zum System zugegeben. Das Abwasser kann dann über

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eine Vielzahl von Elektroden strömen, und es wird ein Stromdichtegradient am Behälterboden erzeugt. Die Stromdichtezonen werden durch Verwendung einer Vielzahl von Elektrodenreihen erzeugt, die nahe dem Tankboden angeordnet sind. Die benutzten Stromdichten stehen in einer Beziehung zur Menge des festen Fremdmaterials im Wasser über dem Gitter. Je höher die Konzentration an Fremdmaterialien ist, desto größer muß auch die verwendete wirksame Stromdichte sein. Ferner sind die mittleren Stromdichten pro Behälterbodeneinheit am Einflußende beträchtlich größer (etwa um das 2-loo- und vorzugsweise um das lo-fache größer) als am Abflußende. Der Gradient von einem Ende des Behälters zum anderen Ende kann stufenartig oder allmählich verlaufen.

Nach der vorliegenden Erfindung erstrecken sich die Elektrodenreihen vorzugsweise über weitgehend die gesamte Oberfläche des Behandlungsbehälters an oder nahe seinem Boden. Mit der Bezeichnung Stromdichte sind hier die Amperezahlen pro sq ft bzw. Einheitsfläche des von der Elektrodenreihe bedeckten Behälterbodens gemeint, auch wenn die Anoden- und Kathodenaufbauten aus Siebdraht, aus offenem Gitter (7o % offener Bereich) oder aus unter Abstand angeordnetem Draht oder Elektrodenpaaren hergestellt sind. Gute Resultate wurden bei Verwendung von Tafeln oder Blättern aus hexagonal gemustertem Streckmetall für Kathoden mit stangenförmigen, zwischenliegenden Anoden erzielt. Es kann jedoch irgendeine Art einer Offenbereichsausbildung benutzt werden.

Nach der Erfindung werden optimale Resultate erzielt, wenn zwei oder mehr Bereiche von Stromdichtewerten in einem einzigen Abwasserbehandlungsbehälter benutzt werden. Die Erfindung umfaßt auch die Verwendung eines Gradienten in der Energie- bzw. Leistungseingabe von einem Ende des Behälters zum anderen. Die Leistungseingabe entspricht dem Produkt aus dem Strom sowie der Spannung, das heißt Watt, und ähnlich wie bei der Stromdichte sollte die mittlere Energie- bzw. Leistungseingabe pro Flächeneinheit des Behälterbodens am Einflußende wesentlich größer als diejenige am Ausflußende sein. Bei konstanter Spannung ist die Wattzahl direkt proportional zur Stromstärke.

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Im allgemeinen ändert sich die Größe eines Abwasserbehandlungsbehälters in Abhängigkeit von der zu behandelnden Wassermenge. Um 2271 Liter (600 gallons) industrielles Abwasser pro Minute zu behandeln, sind beispielsweise folgende Abmessungen realistisch: Länge 12,2 m (4o ft), Breite 4,6 m (15 ft) und Tiefe 1,4 m (4,5ft)

Da eine kritische Beziehung zwischen der optimalen Stromdichte des Anoden-Kathoden-Gitters oder des Elektrodenpaares und der Verunreinigungsmenge im Wasser besteht, folgt hieraus,, daß die Stromdichte in den Elektrodenreihen im Idealfall vermindert wird, wenn das Wasser durch den Behandlungsbehälter gelangt. Die Erfindung läßt sich am besten anwenden, wenn ein Behandlungstank in vier Reihenbereiche unterteilt wird. Jedoch wird speziell darauf hingewiesen, daß auch drei Bereiche, fünf Bereiche oder zusätzliche Bereiche angewendet werden können. In einem Klärtank mit vier Zonen stellt die Stromdichte im vierten Bereich oder Abschnitt einen Bruchteil derjenigen im ersten Abschnitt dar und entspricht etwa der Hälfte derjenigen im ersten Abschnitt. Nachfolgende Stromdichtezonen werden gewöhnlich durch einen Faktor von etwa 1/2 verkleinert. Wenn beispielsweise die Stromdichte im ersten Abschnitt (dem nächsten am Einflußende) zwischen etwa 32,3 und

215 Ampere pro m (3-2o Ampere pro sq ft) Bodenfläche dieses Abschnittes beträgt, weist der zweite Abschnitt eine Stromdichte

2
von etwa 26,9 bis I08 Ampere pro m (2,5-lo Ampere pro sq ft) auf. Der dritte Abschnitt hat eine Stromdichte von etwa 13,5 bis 53,8

2
Ampere pro m (1,25-5 Ampere pro sq ft), während der letzte Ab-

2 schnitt eine Stromdichte von'etwa 5,4 bis 26,9 Ampere pro m (o,5-2,5 Ampere pro sq ft) hat.

Bei Verwendung von Anoden-Kathoden-Gittern liegt der optimale Abstand zwischen der Anode und der Kathode erfindungsgemäß zwischen 6,4 und 5o,8 mm (o,25-2 Zoll). Es ist zwar möglich, ein Anoden-Kathoden-Gitter jenseits eines Abstandes von 5o,8 mm zu betreiben, doch steigt die Verbrauchsleistung mit größer werdenden Distanzen. Es ist sehr wichtig, daß das Anoden-Kathoden-Gitter soweit wie möglich von der Abschöpfoberfläche entfernt ist. Wenn der Abstand vom Boden des Behälters sehr viel größer als 2o3 mm (8 Zoll) ist,

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geht ein Teil der erwünschten Neutralisation und Koagulierung unwiederbringlich verloren.

In einer spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat ein benutzter Flotationstank eine Länge von 4,57 - 7,92 m (16-2o ft), eine Höhe von etwa 1,52 - 1,82 m (5-6 ft) und eine Höhe von 2,13 m (7 ft). Die Einlaß- und Auslaßkanäle befinden sich etwa 1,52 m (5 ft) über dem Boden des Tanks. Dieser ist in vier elektrochemische oder Stromdichte-Abschnitte unter Anwendung von vier Zellenreihen unterteilt, die im wesentlichen den gesamten Boden des Behälters abdecken und so nahe wie möglich am Boden angeordnet sind. Alle vier Zellen werden parallel in Verbindung mit einem Gleichrichter betrieben.

Die erste Reihe oder das erste Anoden-Kathoden-Gitter (das dem Einflußende am nächsten liegende) enthält zwei Kathoden und einen Satz zylindrischer oder stangenförmiger Anoden, die mit gleichem Abstand zwischen den Kathoden angeordnet sind. Die Kathoden waren rechtwinklige Platten (Gitter) aus gestrecktem Weichstahl und hatten bei 66 bis 7o % Öffnungen eine Dicke von 1,59 - 6,35 mm (1/16-1/4 Zoll). Jede Öffnung hatte eine Abmessung von etwa 15,2 χ 43,2 mm (o,6 χ 1,7 Zoll). Elf Ferrosilizium-Anodenstangen mit einer Länge von 5 ft 4 inch und einem Durchmesser von 38,1 mm (1,5 Zoll) wurden zwischen die Kathoden geschichtet. Die Bodenkathode ruhte unter einem Abstand von lol,6 mm (4 Zoll) vom Behälterboden und war zusammen mit der oberseitigen Kathode durch nichtleitendes Material von den Anoden getrennt. Alle Anoden befanden sich auf einer Ebene, jedoch gegeneinander um 152,4 mm (6 Zoll) versetzt. Sie lagen quer zur Strömung des Wassers und waren etwa 127 mm (5 Zoll) gemäß Messung von ihrer Mittellinie entfernt. Die Kathodengitter waren mit 25,4 mm-Schritten bis zu einem Ausmaß von 5o,8 mm verschiebbar, doch waren sie im allgemeinen etwa 5o,8 63,5 mm (2-2,5 Zoll) von der Mittellinie der Anoden entfernt.

Die zweite Reihe ist ähnlich der ersten Reihe aufgebaut, mit dem Unterschied, daß neun Ferrosilizium-Anoden (152,4 mm entfernt) im Raum benutzt wurden, so daß die Mittellinie der Kathoden etwa

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zwischen 76,2 - 88,9 mm (3-3,5 Zoll) lag. Die dritte Reihe bestand aus fünf Ferrosilizium-Anoden in einer Ebene, die 254 mm (Io Zoll) entfernt war und auch quer zur Strömung des Wassers lag. Diese Anoden waren etwa 76,2 - lol,6 mm (3-4 Zoll) über einem Kathodengitter angeordnet, das ebenfalls vom Behälterboden einen Abstand von etwa lol,6 mm (4 Zoll) hatte. Die vierte Reihe bestand aus vier Ferrosilizium-Anoden mit einem Abstand von 3o4,8 mm (12 Zoll) wobei alle in einer Ebene und etwa lol,6 - 127,ο mm (4-5 Zoll) über einer Kathode lagen. Diese Zelle wurde am Ausflußende unter etwa einem 45°-Winkel mit einem Ende des Gitters etwa lol,6 mm (4 Zoll) vom Boden des Behälters angeordnet, wobei die Oberkante der Oberfläche des Wassers angenähert war. Der Oberteil des Flotationsbehälters enthielt Abschöpfstäbe zum Entfernen der geflockten Partikel von der Oberseite des Tanks, während unterhalb der Abschöpfmittel, jedoch auf einem Niveau von etwa 127 mm (5 Zoll) vom Behälterboden aus, klares Wasser abgelassen wurde.

Es wurde ein gleichgerichteter Wechselstrom von etwa Io Volt und hoher Stromstärke benutzt. In der ersten Reihe betrugen die oberen und unteren Stromgrenzen etwa 6o - 15o Ampere. Demgegenüber lagen die entsprechenden Stromgrenzen der zweiten Reihe bei etwa 5o - loo Ampere, diejenigen der dritten Reihe bei etwa 15 - 4o Ampere und diejenigen der letzten Reihe bei etwa Io - 2o Ampere. Wichtiger ist es jedoch, daß der einen Bereich von etwa 1/4 des Behälterbodens überdeckende Einflußabschnitt eine Stromdichte von

etwa 53,8 - Io7,5 Ampere pro m (5-lo Ampere pro sq ft) des Behälterbodens aufweist. Der ebenfalls 1/4 des Behälterbodens ausmachende Abschnitt 2 wies eine Stromdichte im Bereich von 21,5 -

2
53,8 Ampere pro m (2-5 Ampere pro sq ft) des Behälterbodens auf.

Der Abschnitt 3 hatte Stromdichten im Bereich von 5,38 - lo,75 Ampere pro m (o,5-l Ampere pro sq ft), während der Ausflußab-

schnitt Stromdichten im Bereich von I,o8 - 5,4 Ampere pro m (ο,Ιο, 5 Ampere pro sq ft) hatte. Beim Einschaltet^äes Stroms trat eine Elektrolyse des Wassers auf, wobei in spürbaren Mengen Mikrobläschen aus Sauerstoff und Wasserstoff entstanden, die die Partikel zur Oberfläche trugen. Der Tank war in einem Gehäuse oder in einer Kammer abgeschlossen, und der Wasserstoff wurde an die freie

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Atmosphäre entlüftet. Dabei wurden etwa o,17 m (6 cu ft) Wasserstoff pro Stunde freigesetzt.

Eine Energieeingabe kann auch über Elektrodenpaare erfolgen, das heißt über eine Anoden- und Kathodenstange, wobei der Abstand (Oberfläche zu Oberfläche) zwischen den Elektroden in jedem Elektrodenpaar nicht kleiner als 6,35 mm (o,25 Zoll) und gewöhnlich nicht größer als lol,6 mm (4 Zoll) ist. Sehr gute Resultate wurden mit Abständen von 25,4 mm (1 Zoll) erzielt. Zum Erhalten des Energiegradienten werden diese Elektrodenpaare unter größeren Abständen angeordnet, wenn das Abwasser durch den Behandlungstank geführt wird, um einen gleichmäßigen Gradienten zu erzeugen.

In einem typischen Tank mit einer Länge von 6,1 m (2o ft) und einer Breite von 2,4m (8 ft), kann eine Reihe von Elektrodenpaaren mit einem Abstand von 25,4 mm (1 Zoll) zwischen der Anode und der Kathode benutzt werden. Der Abstand zwischen den ersten und zweiten Elektrodenpaaren beträgt lol,6 mm (4 Zoll), derjenige zwischen den zweiten und dritten Elektrodenpaaren 2o3,2 mm (8 Zoll), derjenige zwischen den dritten uid vierten Elektrodenpaaren 3o4,8 mm (12 Zoll) usw. mit jeweils Abständen zwischen aufeinanderfolgenden Elektrodenpaaren, die immer um lol,6 mm (4 Zoll) zunehmen. Diese Art der Energieverteilung ist eher gleichmäßig als stufenförmig. Daher wird die Energieeingabe im Behandlungstank aus schmalen Bündeln bzw. Packungen (Elektrodenpaaren) hergestellt, und die Dichte dieser Paare wird verändert, um den erwünschten Energiegradienten zu bilden. Gewöhnlich sollte die Energieeingabe am. Einflußabschnitt des Behälters, basierend auf der Behälterbodenfläche, zwischen etwa 4o und I2o (vorzugsweise 5o-loo Watt) liegen, während die Energieeingabe am Ausflußende des Behälters bei Verwendung von Io Volt im Bereich von etwa 4 bis 12 Watt (vorzugsweise 5-Io Watt) pro sq ft liegen.

In einem spezifischen Beispiel wurde ein Behälter mit einer Länge von 7,62 m (25 ft), einer Tiefe von 1,83 m (6 ft) und einer Breite von 2,44 m (8 ft) in vier Abschnitte unterteilt. Jeder Abschnitt hatte eine Abmessung von 2,44 m χ 1,22 m (4 ft), wobei 2,74 m

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(9 ft) am Einflußende übrigblieben und als Flockungskarratier sowie für Trennbleche benutzt wurden. Der erste Abschnitt (der dem Einflußende am nächsten liegende) hatte neun stangenförmige Duriron-Elektroden mit einem Durchmesser von 60,3 mm (2 3/8 Zoll) und einer Länge von 2,13 m (7 ft), wobei die Elektroden einen Abstand von 1,22 m (4 ft) hatten und quer zur Wasserströmung verliefen. Der zweite Abschnitt wies sieben Elektroden auf, während der dritte Abschnitt fünf Elektroden und der vierte Abschnitt vier Elektroden hatten. Die Elektroden in diesen Abschnitten.waren gleich weit entfernt und stellten abwechselnd Anoden und Kathoden dar, die parallel geschaltet waren. Der Strom in den vier Abschnitten betrug jeweils etwa 15o Ampere, 75 Ampere, 4o Ampere und 2o Ampere. Eine Spannung von Io Volt wurde bei allen vier Abschnitten verwendet. Es wurde ein protein- und fettreiches Abwasser von einem Schlachthof behandelt. Die Eigenschaften des in den Tank eintretenden und aus dem Tank heraustretenden Wassers waren wie folgt:

Einflußabwasser Abflußwasser

1. Extrahierbare Hexane 5,23o ppm 3o ppm

2. Suspendierte Feststoff 4,300 ppm loo ppm

3. pH 7 - 12 6,5 - 7,5

ο Die Energieeingabe in jedem Abschnitt betrug in Watt/m (Watt/ sg ft) des Behälterbodens: Abschnitt 1 - 517 (48), Abschnitt 2 258 (24), Abschnitt 3 - 129 (12), Abschnitt 4 - 64,6 (6).

Allgemein gilt, daß der Durchmesser der an den Kathoden und Anoden gebildeten Mikrobläschen desto kleiner ist, je größer die Stromdichte wird. Es sind kleine Bläschen erwünscht, und dementsprechend ist es bevorzugt, daß die Größe der Bläschen zwischen Io iu und etwa 25o ja variiert, wobei der Hauptanteil im Bereich von etwa loo ju liegt, wenn eine Kathodenstromdichte von 129 Ampere pro

2
m (12 Ampere pro sq ft) benutzt wird. Die Bläschen haben eine kleinere Dichte als Wasser, neigen zum Hochsteigen und tragen die Flocke zur Oberfläche, wo sie abgeschöpft wird.

Die höhere Konzentration von Kolloidpartikeln erfordert größere Stromdichten, und demzufolge fällt die Größe des erforderlichen

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Stromes, wenn die Anzahl der Kolloidpartikel abnimmt. Deshalb wer den am Einflußende im Vergleich zu den Stromflußdichten am Ausflußende große Stromflußdichten benutzt. Der Elektroflockungsvorgang nutzt vollständig eine Wolke von geladenen Mikrobläschen aus die an den Anoden und Kathoden gebildet werden. Diese Bläschen werden gleichförmig über den Behälter verteilt und bilden daher einen'gleichförmigen Auftrieb beim Anheben der relativ ladungsfreien Flocke zur Oberfläche. Während zwar die Bläschen gleichförmig über das gesamte Wasser verteilt sind, ist die Stromverteilung über dem Behälter nicht gleichförmig.

An den Anoden tritt ein den pH-Wert absenkender Effekt auf, der vielfach die Fett-Wasser-Emulsion aufbricht. Nach dem Aufbrechen der Emulsion steigt das Fett zur Oberfläche. Eine Koaleszenz oder Verschmelzung der feinen Partikel wird auch durch Zufügen geladener positiver Teilchen, das heißt Eisen, Aluminium, Kalziumionen zusammen mit einem anionischen Polymere unterstützt. Die Partikelausscheidung, die Flockenbildung, die Partikelflotation, der aufgedrückte Strom und die Elektrolyse sind dynamische Systeme. Im erfindungsgemäßen Verfahren wird der Einflußabschnitt hauptsächlich zum Neutralisieren der negativen Ladung von Fremdpartikeln und zum Hochtreiben der Flocken in Anwesenheit einer großen Wasserturbulenz benutzt. Im nächsten Abschnitt des Behälters wird eine zweite elektrochemische Zelle zum Koaleszieren verbleibender loser Flocken unter mittlerer Turbulenz verwendet. Im Abschnitt 3 werden lose Restflocken unter geringer Turbulenz zur Oberfläche flotiert. Der Abschnitt 4 wird benutzt, um unlenksame Flocken zum Ansteigen und Verbleiben an der Oberfläche zu veranlassen. Als unlenksame Flocke wird eine solche mit beträchtlicher elektrostatischer Ladung verstanden. Diese kann nicht in den ersten drei Abschnitten angehoben und gehalten werden, da die- Turbulenz zu groß ist, während im Abschnitt 4 eine sehr geringe Turbulenz vorherrscht.

Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Modifikationen und Abwandlungen möglich.

- Patentansprüche -

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Claims (17)

1. Patentansprüche

   ^ Verfahren zum Erzielen eines Koagulierens, Agglomerierens und Schwimmens von in einer Flüssigkeit fein verteiltem bzw. schwebendem sowie gelöstem Material, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit mit einem Dichtegradienten eines mittleren Stromes in Berührung gebracht wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Flüssigkeit durch Elektrolyse von einer Reihe elektrochemischer Zellen Mikrobläschen gebildet werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit in einem Tank oder Behälter behandelt wird und daß die mittlere Stromdichte pro Flächeneinheit des Behälterbodens am Einflußende beträchtlich größer als diejenige am Ausflußende ist.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromdichte einer jeden nachfolgenden Zelle ein Bruchteil derjenigen der vorhergehenden Zelle ist.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Flüssigkeit in einem Tank oder Behälter befindet und am Einflußende des Behälters einer mittleren Stromdichte von 32,3

   bis 215 Ampere pro m (3-2o Ampere pro sq ft) des Behälterbodens unterworfen wird.
6. 6. Verfahren zum Trennen von fein verteiltem bzw. schwebendem und gelöstem Material von einem Abwasser, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser einem Behälter mit einem Einlaß- und einem Auslaßende zugeführt wird, wobei der Behälter eine Vielzahl von Elektrodenreihen (banks) aufweist, die nahe dem Behälterboden Zellen bilden, daß über die Elektrodenreihen ein elektrischer Strom aufgezwungen wird, der ausreicht, um Mikrobläschen zu erzeugen, und daß das Abwasser beim Strömen vom Einlaß- zum Auslaßende einem Stromdichtegradienten ausgesetzt wird. - 14 -

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7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromdichten einer jeden nachfolgenden Zelle jeweils einen Bruchteil der vorhergehenden Zelle ausmachen.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Abwasser zum Unterstützen der Flockungsbildung ein mehrwertiges Metallion zugefügt wird.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallion ein Aluminium- oder Eisenion ist.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösung ein Flockungsmittel zugefügt wird, um das Ansteigen der Feststoffe zur Oberfläche zu unterstützen.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Flockungsmittel ein Kopolymere mit 9o - 5o Gewichtsprozent Acrylamid oder Methacrylamid und Io - 5o Gewichtsprozent Acrylsäure oder Methacrylsäure oder einem wasserlöslichen Salz hiervon ist.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Energieeingabe pro Flächeneinheit des Behälterbodens am Einflußende beträchtlich größer als am Ausflußende ist.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einflußabschnitt des Behälters etwa 43o - I29o Watt/m² (4o -

    12o Watt/ sq ft) des entsprechenden Behälterbodens aufweist,

    während am Ausflußende des Behälters etwa 43 - 129 Watt/m (4-12 Watt/ sq ft) des entsprechenden Behälterbodens vorherrschen.
14. 14. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am

    Einflußabschnitt des Behälters etwa 32,3 - 215 Ampere pro m (3-2o Ampere pro sq ft) des Behälterbodens vorherrschen.
15. 15. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die

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    Elektrodenreihe aus einer Vielzahl von Elektrodenpaaren besteht, die vom Einlaßende zum Auslaßende unter größeren Abständen angeordnet sind. t
16. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß am Einlaßende 3 - 2o Ampere angewendet werden.
17. 17. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der

    einer Elektrodenreihe aufgedrückte elektrische Strom etwa

    32,3 - Io75 Ampere pro m (3-loo Ampere pro sg ft) der Elektrode beträgt.

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