DE2644655A1 - Vorrichtung zur reinigung von abwaessern - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Reinigung von Abwässern
• Dic voil iegeride f'Jrfiiiduig betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung von Abwässern durch Elektrolyse, wobei die Vorrichtung vertikal angeordnete, aus einer Anode und einer Kathode bestehende Elektroden und eine Anordnung zum Entfernen des entstehenden Schaumes enthält.
• Die Reinigung von Abwässern durch Elektrolyse ist bereits bekannt. In der DT-PS 46 197 ist eine Vorrichtung zum Reinigen von Abflusswässern beschrieben und dargestellt, die aus einem System von' positiven und negativen Elektroden besteht, von welchen die positive am Boden der den Durchfluss der Flüssigkeit regulierenden Falltür, die negative dagegen der positiven gegenüber im Boden des Durchflusskanales angeordnet ist. Eine andere Ausgestaltung ist in "Mitsubishi Denki Gih@" (Mitsubishi Elektrotechnische Mitteilungen), Band 48, Nr. 4, April 1971, enthalten. Abb. 8 zeigt eine Vorrichtung, die auf dem Prinzip der Schlitzdurchflusstechnik arbeitet. Zwischen einer zylindrischen Aluminiumanode und einer oberhalb der Anode angeordnten, aus rostfreiem Statil bestehenden Kathode befindet sich ein Schlitz von 0, 5 bis 1 mm. Das zu bearbeitende Abwasser wird durch eine Bohrung iri der Kathode in den Schlitz geführt. Während des Durchflusses des Abwassers wird Aluminium gelost und so entstehen Aluminiumionen. Die Kathodenoberfläche wird durch die Strömung gereinigt. Nach dem Durchfluss des Abwassers durch den Schlitz wird es durch ein Rohr in einen getrennt angeordneten Aufschwemmapparat geleitet, wo es in Schaum und gereinigtes Wasser aufget-eilt wird. Fig. 14 der obengenannten Veröffentlichung zeigt eine prinzipielle Anordnung mit einem getrennt angeordneten Aufschwemmtank, dessen oberer Teil mit einer Abschöpfvorrichtung für den Schaum versehen ist, die ein umlaufendes Band enthält. Die DT-AS 22 58 494 zeigt eine Vorrichtung. zur Reinigung von Abwasser mit einer Flotationskammer, die konzentrisch um eine Koagulationskarnmer angeordnet ist. Die Vorrichtung enthält durch Trennwände gebildete Abschnitte, wobei in einen dieser Abschnitte ein Druckluft-Druckwassergemisch für die Entspannungsrlotatiqn zugeführt wird. Die letztgenannte Vorrichtung verwendet zur Reinigung von Abwässern keine Elektroden.
• Es ist insbesondere Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die konstruktiv einfach ist, alji e Stufen-des Re i nigungsverrahrerr; i einer Zelle ermöglicht und ein einfaches Abräumen des entstehenden Schaumes sichert.
• Die vorgenannte Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Reinigung von Abwässern durch Elektrolyse, wobei die Vorrichtung vertikal argeordnete, aus einer Anode und einer Kathode bestehende Elektroden und eine Anordnung zum Entfernen des entstehenden Schaumes enthält, erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Elektroden in der Mitte von mehreren konzentrisch angeordneten-, vorzugsweise zylindrischen Flotations-, Sedimentations- und Abflussräumen.angeordnet sind.
• Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass die zentrale Lage der Elektroden und die konzentrische Anordnung der für die weiteren Stufen des Reinigungsverfahrens nötigen Räume die Konstrukt.ion der Vorrichtung vereinfacht und eine Vereinigung aller nötigen Bestandteile in einer Zelle ermöglicht. Die zentrale Anordnung vereinfacht das Abräumen des Schaumes.
• Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Anode stabförmig, vorzugsweise zylindrisch, und vorzugsweise als eine Opferanode ausgeführt und von oben in die Vorrichtung einge- führt ist. Weil die Anode vorzugsweise eine sogenannte Opferanode ist, deren nrbeitsfläche während der Reinigung des Abwassers abgenutzt wird, ermöglicht die genannte Anordnung, dass die Anode durch ihr eigenes dewicilt nachrutschen kann. Ferner ist es zweckmässig, wenn die Anode durch, eine isolierende Führung bis zu deren Arbeitsfläche geschützt ist. Nach einer Ausgestaltung ist zwischen der Anode und der Kathode wenigstens ein aus einem Isolationsmaterial bestehender Distanzierungsteil angeordnet. Dieser Distanzierungsteil sichert auf einfache Weise die Dicke des Schlitzes zwischen der Anode und der Kathode. Nach einer weiteren Ausgestaltung, enthält die erfindungsgemässe Vorrichtung eine elektrisch gesteuerte Halteeinrichtung der Anode, durch welche die Anode nachgeführt werden kann.
• Es ist vorteilhaft, wenn der obere Teil.-der Anode mit einer Anordnung zur Verbindung derselben mit einem verlängernden Teil der Anode, z.B. mit einem Gewinde, versehen ist. Diese Massnahme ermöglicht ein ununterbrochenes Reinigungsverfahren, weil die abgenutzte Anode leicht wieder verlängert werden kann, ohne. das Verfahren unterbrechen zu müssen. Es ist zweckmässig, wenn die Kathode eine Austrittsöffnung für das' zu behandelnde Abwasser aufweist und wenn sie mit einemzelektrisch leitenden -Rohr verbunden ist, das innerhalb eines Distanzstückes für die Kathode angeordnet ist und der Zufuhr des zu behnde1nden Abwassers die.nt. Somit wird gleichzeitig die Zufuhr des Abwassers in den Schlitz und die Stromversorgung der Kathode gesichert. Die konzentrisch angeordneton. Flotations-, Sedimentations- und Abflussräume sind mit Auslassrohren verschen. ISesoiiders vorteilhaft ist es, wenn die Durchflussquerschnitte der Flotations-, Sedimentations- und Durchflussräume von inneli nach aussen grösser sind. Die Strömungsgeschwindigkeiten in den Räumen vermindern sich von innen nach aussen, was die Sedimentation von schweren Teilchen, die nicht flotierbar sind, günstig beeinflusst.
• Nach einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemässe Vorrichtung einen ein- oder mehrschaufligen Schaumräumer, der auf einfache Weise den entstandenen Schaum entfernt. Nach einer weiteren Ausgestaltung enthält die erfindungsgemässe Vorrichtung vorzugsweise zylindrische Einsätze und/oder ein Distanzstück für die Kathode und/oder einen Boden und Wände eines Schaumraumes und/oder einen Deckel, welche als zusammensetzbare Elemente ohne Befestigungsmittel, wie z.I3. Schrauben, Schweissiiähte oder Klebestellen, ausgeführt sind. Die Vorrichtung ist leicht montierbar bzw. demontierbar.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes Mereinfacht dargestellt.
• Im oberen Teil der Vorrichtung ist eine Anode 1 Vertikal angeordnet. Sie besteht aus einer Al-Legierung und ist bis zu ihrer Arbeitsfläche 1' durch eine isolierende Führung 2 z.B. aus PVC geschützt. Unter der Anode I ist kodem oberen .i.e j 1 axial eine Kathode 3 auf eines isolierenden Distanzstückes II angeordnet. Die Kathode 3 besteht au, einem rostfreien Stahl und weist eine Austrittsöffnung 3' für das zu behandeinde Abwasser auf. In diese Austrittsöffnung mündet ein Rohr 5 aus rostfreiem Stahl und ist mit der Kathode 3 elektrisch leitend verbunden. Das Rohr 5 dient zugleich der Zufuhr des Abwassers in den Schlitz zwischen der Anode 1 und der Kathode 3. In diesem Schlitz ist wenigstens ein Distanzierungsteil " angeordnet, der die Dicke des Schlitzes sichert. Der Distanzierungsteil 2' kann vorzugsweise als einige Kunststoffkugeln realisiert werden, die teilweise in die Oberfläche der Kathode 3 eingelassen sind. Die Anode soll bei dieser Lösung mit den Distanzierungsteilen 2' langsam rotieren oder von Zeit zu Zeit hin und her bewegt werden, damit die Kontaktflächen mit den Distanzierungsteilen 2' wieder frei werden und die Anode 1 gleichmässig abgetragen wird. Die Distanzierung des Schlitzes zwischen der Anode 1 und der Kathode 3 kann ebenfalls durch eine nicht dargestellte, elektrisch gesteuerte fialte- und Vorschubeinrichtung der Anode 1 realisiert werden, wobei diese Einrichtung die Dicke des Schlitzes zwischen der Anode 1 und der Kathode 3 in Abhängigkeit von den elektrischen Grössen des Elektroly,seprozesses, z.B. Widerstand zwischen den Elektroden 1, 3, steuert. Der genannte Schlitz weist vorzugsweise eine Dicke von etwa 1 mm auf. Die Vorrichtung enthält einen Boden 6, der mit einem äusseren Zylinder 7 verbunden ist, der die 'iussere Warlti der Vorrichtung bildet. Konzentrisch mit den Elektroden 1, 3 ist ein erster zylindrischer Einsatz 8 angeordnet der bis zum Boden 6 reicht. Ein zweiter zylindrischer Einsatz 9 mit einem grösseren Durchmesser ist so angeordnet, dass zwischen seinem unteren Rand und dem Boden 6 ein freier Raum bleibt. Es entstanden drei Plotations-, Sedimentations- und Abflussräume A, B, C. Der innere Raum A, begrenzt mit dem ersten zylindrischen Einsatz 8, ist mit dem zweiten zylindrischen Raum B, der am Umfang mit dem zweiten zylindrischen Einsatz 9 begrenzt ist, in der linken llälfte der Figur durch Bohrungen 20 im ersten zylindrischen Einsatz 8 verbunden, in der rechten fiälfte der Figur nur durch den Ueberlauf über die Ueberlaufkante 201 des ersten zylindrischen Einsatzes 8. Die Verbindung zwischen dem mittleren Raum B und dem äusseren Raum C ist in den unteren Teilen dieser Räume B und C. Im Boden 6 ist wenist'ens ein Auslassrohr 10 aus dem inneren Rawn A und wenigstens ein Auslassrohr 11 aus dem mittleren (B) und dem äusseren Raum C angeordnet. Die.Auslassrohre 10 und 11 sind mit nicht dargestellten Ventilen versehen.
• Oberhalb der Räume A und B ist ein Schaumräumer 12 angeordnet, der in dieser beispielsweisen Ausführungsform als ein zweischaufliger Schaumräumer ausgeführt ist. Er ist mit Tragteilen 13 mit einem gro"sseren Zahnrad 14 verbunden, das konzentrisch mit der Anode 1, auf einem Kuge]iager 17 abgestützt ist. Das grössere Zahnrad 14 wird mit einem kleineren Zahnrad 15 angetrieben, das mit einer vertikaleii Antriebswelle 16 versehen ist. Am äusieren Umfang des äusseren Zylinders 7 ist im oberen Teil eine Sammelrinne 18 für gereinigtes Wasser befestigt und mit wenigstens einem Auslassrohr 19 versehen. Der äussere Zylinder 7 ist mit Bohrungen 21, 21' versehen, die in die Sammelrinne 18 für das gereinigte Wasser münden. Die Bohrung 21 in der linken Hälfte der Figur ist tiefer angeordnet als die Bohrung 21' in der rechten Hälfte. Der äussere Raum C ist mit einem Boden 22-eines Schaumraumes D bedeckt. Der Schaumraum D ist seitlich mit einer zylindrischen Wand 23 begrenzt, mit wenigstens einem Auslassrohr 24 versehen und mit einem Deckel 25 bedeckt, der eine Lufteintrittsöffnung 25' enthält.
• Die Betriebsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung geht aus folgendem hervor: Das zu reinigende Abwasser fliesst von unten in Richtung des Pfeiles durch das-Rohr 5 in den Schlitz zwischen der Anode 1 und der Kathode 3. Es kommt eine ziemlich grosse Stömungsgeschwindigkeit in Frage, z.B. 35 1/min, wobei die Strömungsgeschwindigkeit selbstverständlich von der Grösse der Vorrich,tung abhängig ist. In dem Schlitz wird das Abwasser mit Aluminiumionen angereiclert und tritt in den inneren Raum A, der als ein Flotations- und Sedimentations-Raum funktioniert. Von dort läuft das aufsteigende Wasser entweder durch Bohrungen 20 im ersten zylindrischen Einsatz 8 (linke llalfte der Zeichnung) oder über die Ueberlaufkante 20' (rechte Häfte) in den mittleren Raum B. Die gasbeladenen Schlammpartikel werden an die Wasseroberfläche getragen und von dort als SCtlaUIII von dem laiigsaiii rotierenden Schaum räumer 12 in den Schaumraum D und durch das Auslassrohr 24 entfernt. Im mittleren Raum B sinkt das Wasser nach unten.
• Der zweite zylindrische Einsatz 9 verhindert das Mitreisen von Schlammpartikeln in den äusseren Raum C, in dessen oberen Teil die in die Sammelrinne 18 für gereinigtes Wasser mündendenden Bohrungen 21 bzw-. 21'-ausgeführt ist. Das gereinigte Wasser verlässt die Vorrichtung durch das Auslassrohr 19. Die schweren, auf dem Boden 6 liegenden Schlammpartikel werden durcl, die Auslassrohre 10 und 11 entfernt.
• Der Erfindungsgegenstand ist auf das in der Zeichnung Dargestellte selbstver-ständlich nicht beschränkt. So könnte auch eine andere Anzahl von zylindrischen Einsätzen oder eine nicht-zylindrische Form der Einsätze Verwendung-finden. Ebenfalls kann man die Anordnung zum Entfernen des Schaumes anders ausführen als veranschaulicht.
• Die Anode, die im dargestellten Beispiel als eine aus einer Al-Legierung bestehende Anode beschrieben wurde, kann auch z.B. aus kohlenstoffarmen Stahl hergestellt werden.
• Die Kathode kann auch z.B. aus Graphit besteherl.
• L e e r s e i t e

Claims (1)

1. P a t e n t a n s p r Li c h e 1. Vorrichtung zur Reinigung von Abwässern durch Elektrolyse, wobei die Vorrichtung vertikal angeordnete, aus einer Anode und einer Kathode bestehende Elektroden und eine Anordnung zum Entfernen des entstehenden Schaumes enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (1, 3) in der Mitte von mehreren konzentrisch angeordneten, vorzugsweise zylindrischen Flotätions-, Sedimentations- und Abflussräumen (A, B, C) angeordnet sind.

   2, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode (l) stabförmig, vorzugsweise zylindrisch und vorzugsweise als eine Opferanode, ausgeführt und von oben in die Vorrichtung eingeführt ist.

   3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode (1) durch eine isolierende Führung (2) bis zu deren Arbeitsfläche (l') geschützt ist.

   4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Anode (l) und der Kathode (3) wenigstetis ein aus einem Isolationsmaterial bestehender Distanzierungsteil (2') angeordnet ist.

   5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, das sie eine in Abhlingigkeit von den elektrischen Grössen-des Elektrolyseprozesses gesteuerte Halte- und Vorschubeinrichtung der Anode (1) enthält 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Teil der Anode (1) mit einer Anordnung zur Verbindung desselben mit einem verlängernden Teil der Anode (1), z.B. mit einem Gewinde, versehen ist.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode (3) eine Austrittsöffnung (3') für das zu behandelnde Abwasser auSweist.

   8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode (3) mit einem elektrisch leitenden Rohr (5) verbunden ist, das innerhalb eines Distanzstückes (4) für die Kathode (3) angeordnet ist und der Zufuhr des zu behandelnden Abwassers dient.

   9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das sie konzentrisch angeordneten Flotations-, Sedimentations- und Abflussräume (A, B, C) mit Auslassrohren (10, 11) versehen sind.

   10. Vorrichtung' nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durehflussquerschnitte der Flotations-, Sedimentations- und Abflussråume (A, B, C) von innen nach aussen grösser sind 11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen ein- oder mehrschaufligen Schaumräumer (12) enthält.

   12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie vorzugsweise zylindrische Einsätze (8, 9) und/oder ein Distanzstück (4) für die Kathode (3) und/oder einen Boden (22) und Wände (23).eines Schaumraumes (D) und/oder einen Deckel (25) enthält, welche als zusammensetzbare Elemente ohne Befestigungsmittel, wie z.B. Schrauben, Schweissnähte oder Klebestellen, ausgeführt sind.