DE2555175B2

DE2555175B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Abwässern

Info

Publication number: DE2555175B2
Application number: DE19752555175
Authority: DE
Inventors: Reinhart Dipl.-Ing. Leoben Hanke; Wilfried Dipl.-Ing. Leoben-Goess Joven; Hans Dipl.-Ing. Dr. Leoben Laizner
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1975-02-18
Filing date: 1975-12-08
Publication date: 1979-01-11
Also published as: CS190511B2; CH598144A5; ATA121375A; AT333674B; DE2555175C3; DE2555175A1; PL108040B1; IT1054921B; HU175272B; DD124969A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reinigen von Abwässern, welche feine oder feinste Schwebstoffe bzw. gelöste, emulgierte oder suspendierte organische und/oder anorganische Verunreinigungen enthalten und welche gegebenenfalls durch eine Vorreinigung von groben Verunreinigungen befreit sind, durch Elektrolyse, gegebenenfalls in Gegenwart von Schaumbildnern, wobei der gebildete Schlamm abgezogen wird, in einem ungefähr horizontalen elektrischen Feld, wobei das Abwasser im Gleichstrom zu den aufsteigenden Gasbläschen geführt wird. Ein solches Verfahren ist in der AT-PS 3 05 914 beschrieben.

Bei diesem bekannten Verfahren war die erzielbare Reinigungswirkung im wesentlichen durch die erreichbare elektrolytische Aufladung der Teilchen und durch die nach einiger Zeit auftretende Verlegung der Elektrodenoberfläche begrenzt Es wurde weiter bereits vorgeschlagen, bei elektrolytischen Abwasserreinigungsverfahren Ultraschall einzusetzen. Der DE-OS 21 31 879 ist ein solches Verfahren zu entnehmen, bei welchem durch die Anwendung von Ultraschall die physikalische Lösung von Sauerstoff für den mikrowellen Abbau der Abwasser verbessert werden soll. Durch Ultraschall sollen hierbei auch kolloidale Hüllen abgesprengt werden. Eine Verwendung von Ultraschall in der Elektrolysezelle bringt somit die Gefahr einer neuerlichen Dispersion der agglomerierten Schmutzteilchen mit sich.

Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, das eingangs genannte Verfahren zu verbessern und insbesondere die Zahl der elektrolytisch aufgeladenen Teilchen zu vergrößern sowie die Gefahr einer Verlegung der Elektrodenoberfläche zu verringern. Zur Lösung dieser Aufgabe besieht die Erfindung im wesentlichen darin, daß das zu reinigende Abwasser vor Eintritt in die Elektrolysezelle und in der Elektrolysezelle mit Ultraschall beschallt wird und daß die Beschallung in der Elektrolysezelle mit geringerer Schallenergiedichte als vor Eintritt in die Elektrolysezelle erfolgt.

Dadurch, daß im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens das zu reinigende Abwasser vor Eintritt in die Elektrolysezelle mit Ultraschall beschallt wird, werden die im Abwasser enthaltenen Schwebstoffe, in der Regel emulgierte oder suspendierte organische und/oder anorganische Verunreinigungen, weitgehend zerkleinert, so daß diese Verunreinigungen die für das nachfolgende Abscheiden dieser Verunreinigungen an den Elektroden der Elektrolysezellen auf elektrophoretischem Wege erforderliche elektrische Ladung erhalten können. Da im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens das Abwasser im Gleichstrom zu den in den Elektroden hochsteigenden Gasbläschen geführt wird, werden sowohl die die an der Kathode als auch die an der Anode abgeschiedenen Verunreinigungen rasch an die Oberfläche des in der Elektrolysezelle befindlichen Wassers gefördert und praktisch quantitativ abgetrennt.

Dadurch, daß das Abwasser während des Durchströmens des die Elektroden aufweisenden Bereiches der Elektrolysezellen mit geringerer Schallenergiedichte beschallt wird als vor Eintritt in die Elektrolysezelle, kann bei zweckmäßiger Wahl der Schallenergiedichte die zwischen den Elektroden wirksame Schallenergie auf einen Wert eingestellt werden, der eben ausreicht, die an den Elektroden unter Agglomerieren abgeschiedenen Verunreinigungen von den Elektroden abzulösen, ohne die abgeschiedenen Verunreinigungen wieder zu dispergieren, wobei zusätzlich noch erreicht wird, daß, weil die an den Elektroden abgeschiedenen Verunreinigungen rasch von den Elektroden abgelöst werden, an den Elektroden kein dicker Belag an abgeschiedenen Feststoffen entstehen kann und damit die Möglichkeit besteht, innerhalb einer Elektrolysezelle vorgegebener Abmessungen eine größere Anzahl von Elektroden mit kleinerem Abstand als bisher anzuordnen und damit der

Platzbedarf einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung wesentlich geringer gehalten werden kann als der Platzbedarf von bisher verwendeten Vorrichtungen zum Reinigen von Abwässern durch Elektrolyse. Im Hinblick auf den durch das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichten kleinen Abstand der Elektroden der Elektrolysezelle kann auch die den Elektroden aufzuprägende Spannung vergleichsweise klein gehalten und damit elektrische Energie eingespart werden.

Vorzugsweise wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens das Abwasser mit Schall einer Frequenz von mindestens 2OkHz, insbesondere mindestens 30 kHz, beschallt

Eine zweckmäßige Ausführungsform einer Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens besitzt eine oder mehrere mit senkrecht angeordneten Elektroden ausgestattete Elektrolysezellen, welche unten eine Einströmöffnung für das Abwasser aufweisen und an deren oberen Enden eipe Abströmöffnung für das Abwasser und eine Einrichtung zum Abziehen des auf die Wasseroberfläche aufschwimmenden Schlammes und, in der Strömungsrichtung des Abwassers hinter den Elektrolysezellen, eine Abflußkammer für gereinigtes Abwasser vorgesehen sind, und ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß im Bereiche der Einströmöffnung zumindest ein Schallsender angeordnet ist, welcher mit seiner Schallabstrahlfläche dem zugeführten Abwasser zugekehrt ist, und daß zumindest ein weiterer Schallsender seitlich der Elektroden der Elektrolysezellen mit seiner Schallabstrahlfläche im wesentlichen senkrecht zu den Elektrodenfiächen stehend angeordnet ist.

In einer solchen Vorrichtung sind zweckmäßig elektroakustische, insbesondere piezoelektrische Schallsender vorgesehen. Es ist von Vorteil, gemäß der Erfindung zumindest einen Schallsender am Boden der Elektrolysezellen unterhalb der Elektroden vorzusehen, da in solcher Weise angeordnete Schallsender in der Lage sind, dem zulaufenden Abwasser die zum Zerkleinern der Feststoffe erforderliche Energie zuzuführen und im Bereiche zwischen den Elektroden der Elektrolysezelle eine Schallenergiedichte aufrechtzuerhalten, die im oben erwähnten erwünschten Sinne ausreicht, die an den Elektroden abgeschiedenen Feststoffe von diesen Elektroden loszulösen, jedoch nicht mehr ausreicht, die von den Elektroden abgelösten agglomerierten Feststoffe erneut zu zerkleinern.

Es ist zweckmäßig, in einer erfind'ingsgemäßen Vorrichtung Elektroden aus einem anodisch löslichen Metall bzw. einer anodisch löslichen Metallegierung vorzusehen, da die von solchen Elektroden abgesprengten Metallhydroxide das Ausflocken der abzuscheidenden Verunreinigungen erleichtern. Solche Elektroden können beispielsweise aus den Metallen Aluminium, Kupfer, Zink oder Eisen, aber auch aus Legierungen dieser Metalle untereinander oder mit anderen Metallen bestehen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Figur der Zeichnung näher erläutert

In der Zeichnung zeigt F i g. 1 schematisch im Vertikalschnitt eine Ausführungsform einer Vorrich-

!u tung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens und F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie H-II der Fig. 1.

Das Abwasser tritt bei einer Einströmöffnung 1 in den Behandlungsraum ein und wird zunächst der Wirkung eines von der Schallbestrahlfläche 2a des Schallsenders 2 abgestrahlten Ultraschallfeldes ausgesetzt Das Schallfeld weist im Bereich 3 eine hohe Energiedichte auf und bewirkt durch Dispergieren gröberer Verunreinigungen eine weitgehende Homogenisierung des Abwassers. Anschließend durchströmt das Abwasser die die Elektroden, u. zw. Kathoden 4' und Anoden 4", aufweisende Elektrolysezelle 4 in Richtung von unten nach oben, also in Richtung der entlang der Elektroden hochsteigenden Gasbläschen. Unter der Wirkung des

r> ungefähr horizontalen elektrischen Feldes flocken die im Abwasser enthaltenen suspendierten und dispergierten Verunreinigungen aus.

Diese Flocken werden mit Hilfe von Metallhydroxyden, die zweckmäßig durch Oxydation von nicht

ω resistenten Anoden 4" gewonnen werden, stabilisiert und von den an den Elektroden entstehenden Gasbläschen an die Wasseroberfläche transportiert, wo sie sich in Form einer schwimmenden Schlammschicht 5 abscheiden. Das Ablösen der Gasbläschen und der

r. Metallhydroxyde von den Elektrodenflächen wird durch die Wirkung des Ultraschallfeldes, das im Bereich der Elektrolysezelle eine geringere Energiedichte aufweist, beschleunigt. Das Abwasser durchströmt anschließend das Absetzbecken 6 und gelangt über die Tauchwand 7 in den Abflußschacht 8. Der abgeschiedene Schlamm wird mechanisch in den Schlammsammeischacht 9 ausgetragen. Für den Fall, daß die vom Schallsender 2 abgestrahlte Schallenergie im Bereiche zwischen den Elektroden 4', 4" eine für das Ablösen der Feststoffe

r> von den Elektroden unzureichende Schallenergiedichte ergeben sollte, können im Bereiche der Seitenwände des die Elektroden 4', 4" aufweisenden Teils der Vorrichtung zusätzliche Schallsender 2' vorgesehen sein, welche, wie Fig. 1 zeigt, mit ihrer Schallabstrahlfläche

Ι» im wesentlichen senkrecht zu den Flächen der Elektroden 4', 4" angeordnet sind und damit den Raum zwischen den Elektroden gut beschallen können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Reinigen von Abwässern, welche feine oder feinste Schwebstoffe bzw. gelöste, emulgierte oder suspendierte organische und/oder s anorganische Verunreinigungen enthalten und welche gegebenenfalls durch eine Vorreinigung von groben Verunreinigungen befreit sind, durch Elektrolyse, gegebenenfalls in Gegenwart von Schaumbildnern, wobei der gebildete Schlamm abgezogen wird, in einem ungefähr horizontalen elektrischen Feld, wobei das Abwasser im Gleichstrom zu den aufsteigenden Gasbläschen geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das zu reinigende Abwasser vor Eintritt in die Elektrolysezelle und in der Elektrolysezelle mit Ultraschall beschallt wird und daß die Beschallung in der Elektrolysezelle mit geringerer Schallenergiedichte als voi Eintritt in die Elektrolysezelle erfolgt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser vor dem Eintritt in die Elektrolysezelle mit Schall einer Frequenz von mindestens 2OkHz, insbesondere mindestens 30 kHz, beschallt wird.

3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß Anspruch 1 oder 2, mit einer oder mehreren mit senkrecht angeordneten Elektroden ausgestatteten Elektrolysezellen, welche unten eine Einströmöffnung für das Abwasser aufweisen und an deren oberen Enden eine Abströmöffnung für das Abwasser und eine Einrichtung zum Abziehen des auf die Wasseroberfläche aufschwimmenden Schlammes und in der Strömungsrichtung des Abwassers hinter den Elektrolysezellen eine Abflußkammer für gereinigtes Abwasser vorgesehen sind, dadurch « gekennzeichnet, daß im Bereiche der Einströmöffnung (1) zumindest ein Schallsender (2) angeordnet ist, welcher mit seiner Schallabstrahlfläche (2a) dem zugeführten Abwasser zugekehrt ist, und daß zumindest ein weiterer Schallsender (2') seitlich der Elektroden der Elektrolysezellen mit seiner Schallabstrahlfläche im wesentlichen senkrecht zu den Elektrodenflächen stehend angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn- « zeichnet, daß elektroakustische, insbesondere piezoelektrische Schallsender vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Schallsender (2) am Boden der Elektrolysezelle (4) unterhalb der ^r>« Elektroden (4', 4") vorgesehen ist, wobei zweckmäßig die Schallabstrahlfläche (2a) dieser Schallsender (2) geneigt angeordnet ist und der Einströmöffnung (1) für reinigendes Abwasser zugekehrt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3, 4 5^r> oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (4', 4") aus einem anodisch löslichen Metall bzw. einer anodisch löslichen Metallegierung bestehen.