DE2559043A1

DE2559043A1 - Verfahren zur phosphatbeseitigung bei der klaerung von abwasser

Info

Publication number: DE2559043A1
Application number: DE19752559043
Authority: DE
Inventors: Paul Prof Dr Ohlmeyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-12-30
Filing date: 1975-12-30
Publication date: 1977-08-18

Description

Verfahren zur Phosphatbeseitigung bei der Klärung von Abwasser
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Phosphatbeseitigung bei der Klärung von Abwasser.
Die Beseitigung von gelösten Phosphaten aus Abwässern kann bisher nur mit Hilfe chemischer Methoden erfolgen, welche umständlich, langwierig und kostspielig sind. Insbesondere besteht die Schwierigkeit, die Phosphatbeseitigung möglichst vollständig durchzuführen, d.h. auch kleine Phosphatmengen zu beseitigen, so daß die in natürlichen Gewässern lebenden Organismen nicht geschädigt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren zur Phosphatbeseitigung in Abwässern anzugeben, welches rasch und ohne besonderen Kostenaufwand ausführbar ist und insbesondere auch kleine Phosphatmengen beseitigt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelost daß in das zu klärende, phosphathaltige Wasser zwei Elektroden aus je verschiedenem Material getaucht, außerhalb des Wassers galvanisch miteinander verbunden und die dabei ausfallenden, unlöslichen Phosphatverbindungen vom Wasser in bekannter Weise abgetrennt werden.
Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit einigen mitgeteilten Versuchsergebnissen der weiteren Erläuterung.
Taucht man zwei Elektroden, von denen eine aus Kohle und die andere aus Eisen besteht, in phosphathaltiges Wasser, so nehmen die Elektroden eine verschiedene elektrische Ladung an und es entsteht zwischen ihnen entsprechend der bekannten Spannungsreihe der chemischen Elemente ein Spannungsabfall. Die Ladung an der Eisenelektrode führt zur Oxydation von Eisen. Die entstehenden Oxydationsprodukte bilden mit dem in Wasser gelösten Phosphat unlösliche Verbindungen, die zu Boden sinken und in bekannter Weise leicht von dem Wasser abtrennbar sind Die Ausfällung des ursprünglich gelösten Phosphats tritt jedoch nur ein, wenn die Kohle- und die Eisenelektrode außerhalb des Wassers galvanisch verbunden sind, so daß durch diese Verbindung ein elektrischer Strom fließen kann.
Es ist gemäß der Erfindung prinzipiell möglich, die galvanische Verbindung der Elektroden über einen elektrischen Verbraucher vorzunehmen und auf diese Weise die in das Abwasser eingetauchten Elektroden als Stromquelle zum Zwecke der Gewinnung elektrischer Energie zu verwenden. Man erreicht also erfindungsgemäß nicht nur eine praktisch vollständige Phosphatbeseitigung aus dem Abwasser, sondern kann gleichzeitig noch nutzbare Energie gewinnen.
Obwohl für das erfindungsgemäße Verfahren grundsätzlich auch andere Substanzen, wie z.B. Zn, Cu, Ni, als Elektrodenmaterial geeignet sind, hat sich Eisen und Kohle doch als besonders vorteilhaft erwiesen, weil beide Materialien relativ billig verfügbar sind. Die Kohle kann dabei in verschiedener Form zur Elektrode verarbeitet sein, beispielsweise in Gestalt granulierter Aktivkohle oder gepreßten Kohlenstoffs.
Es wurde gefunden, daß durch Bewegung des die Elektroden umgebenden Wassers die Phosphatausfällung und auch die Leistung der "Stromquelle" beträchtlich gesteigert werden kann. Die Bewegung des Wassers kann beispielsweise durch Umrühren oder Durchwirbelung mit Luft vorgenommen werden. Auch bei einem Eintauchen in strömendes Abwasser ergeben sich günstige Ergebnisse.
In einem Laborversuch wurde eine plattenförmige Kohleelektrode herkömmlicher Beschaffenheit mit den seitlichen Abmessungen 34 x 150 mm und ein Eisenblech der gleichen Größe in einem Abstand von etwa 4 mm in 1 1 Wasser getaucht, das in einem Becherglas enthalten war. Im Wasser waren 47,6 mg Alkaliphosphat gelöst. Die beiden Elektroden wurden außerhalb des Wassers über Leitungen an ein elektrisches Strommeßinstrument angeschlossen.
Nach kurzer Zeit begann eine das Wasser trübende Substanz auszufallen.
Die fortschreitende Beseitigung des Phosphats durch die beobachtete Ausfällung wurde quantitativ verfolgt, indem nach bestimmten Zeiten in kleineren, dem Wasser entnommenen Proben die Trübung durch Zentrifugieren beseitigt und die klare Flüssigkeit auf ihren Phosphatgehalt hin.analysiert wurde.
Die nachstehende Tabelle zeigt die Versuchsergebnisse für ruhendes sowie für mäßig bewegtes Wasser.

Zeit (Stunden) 0 4.3 10.6 23

Noch vorhandenes

Phosphat in % Ruhe 100 64.1 31.3 5.7

(10.4 mg Phosphat

pro Liter =

100 %) Bewegung 100 32.8 7.8 0.0

"Mäßig bewegtes" Wasser heißt: Es wird mit einem kleinen Glasrührer mit 1 U/sec so umgerührt, daß die am Boden des Gefäßes liegenden, ausgefällten Substanzen nicht aufgewirbelt werden.
Es wurde weiterhin gefunden, daß rascheres Rühren die Ausfällung von Phosphat in einer noch kürzeren Zeit bewerkstelligt. Man beobachtet auch, daß eine Verdoppelung der Rührgeschwindigkeit den durch das Meßinstrument fließenden elektrischen Strom im Verhältnis von 2 : 3 erhöht.
Beläßt man die insgesamt ausgefällte Trübung in dem Gefäß und bringt sie durch Ansäuern des Wassers wieder in Lösung, so findet man in einer Analyse das gesamte eingesetzte Phosphat wieder.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren ausgefällten, unlöslichen Phosphatverbindungen lassen sich in bekannter Weise vom Wasser abtrennen, im Labor beispielsweise durch einfaches Dekantieren. In der Praxis, d.h. in Kläranlagen, wird man die Abtrennung ebenso wie bei anderen im Abwasser enthaltenen Sinkstoffen vornehmen.
Die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens auf andere gelöste Substanzen als Phosphat erscheint möglich und läßt sich durch Probieren leicht feststellen.

Claims

Patentansprüche: Verfahren zur Phosphatbeseitigung bei der Klärung von Abwasser, dadurch gekennzeichnet, daß in das zu klärende, phosphathaltige Wasser zwei Elektroden aus je verschiedenem Material getaucht, außerhalb des Wassers galvanisch miteinander verbunden und die dabei ausfallenden, unlöslichen Phosphatverbindungen vom Wasser in bekannter Weise abgetrennt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode aus Eisen und eine Elektrode aus Kohle verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanische Verbindung der Elektroden über einen elektrischen Verbraucher vorgenommen und die aus den Elektroden und dem Abwasser als Stromguelle gewonnene, elektrische Energie ausgenutzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser umrührt oder - insbesondere mit Luft -durchwirbelt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden in strömendes Abwasser eingetaucht werden.