DE2719667C2 - Vorrichtung zur Behandlung von metallhaltigem Abwasser - Google Patents

Description

3 4

ken Erwärmung des Elektrolyten. Zur Vermeidung ei- nen Gleichrichter eingesetzt werden.

nes zu großen Temperaturanstiegs muß der Elektrolyt Durch die vollständige Abtrennung der Metalle aus

daher mit zusätzlichem Energieaufwand gekühlt wer- den Abwässern erübrigen sich Klärung und Filtration

den. des Abwassers, es entstehen keine Schlämme, keine

Die Kathode der bekannten Vorrichtung nach der 5 Transportprobleme, und schließlich ist bei dieser Ar-

DE-OS 2543 600 besteht aus mehreren metallischen beitsweise keine Schlammdeponie mit ihren umwelt-

Stangen bzw. Stäben, die senkrecht ausgerichtet und auf technischen Problemen mehr erforderlich.

·. einem zur Anode der Vorrichtung konzentrischen Kreis Durch den Aufbau der Kathode aus den zueinander

mit gegenseitigem Abstand zueinander fest angeordnet parallelen Stangen, die prinzipiell frei gegeneinander

sind. Diese Vorrichtung wird mit höheren Stromdichten io beweglich sind, ergibt sich eine vorteilhafte Feldvertei-

^ betrieben, so daß sich das Metall ausschließlich in amor- lung, so daß nicht nur elektropositive Metalle, wie Gold,

"~~ pher pulveriger Form an den Stangen abscheidet Es Silber, Kupfer oder Wismut, sondern ebensogut auch

¹ wird durch die Strömung des Abwassers von den Stan- ζ. B. Nickel, Kadmium und Zink aus verdünnten Abwäs-

gen abgelöst und in einem am Boden der Vorrichtung sern bis zu sehr niedrigen Restgehalten abgeschieden

befindlichen Filter aufgefangen. Die zur Abscheidung is werden können. Damit erhält die elektrolytische Be-

s? des Metalls in amorpher pulveriger Form benötigte ho- handlung verdünnter, metallhaltiger Abwässer eine gro-

he Stromdichte erfordert einen unnötig hohen Strom ße Anwendungsbreite, und das sonst mit der Abwasser-

_r< und führt zur störenden Mitabscheidung von Wasser- aufarbeitung verbundene Schlammproblem kann im

!- stoff. Der von den Stangen abgelöste und im Filter ge- Hinblick auf die giftigen Schwermetalle umwelttech-

4{ sammelte Niederschlag wird im Filter ständig von sau- 20 nisch vorteilhaft und zugleich wirtschaftlich gelöst wer-

ü erstoffhaltigem Abwasser durchströmt, was zu einer den.

j! nicht zu vermeidenden Rücklösung des Metalls fährt. Bei den bisher bekannten, mechanises oder als WIr-

I Neben dem hohen Strom- bzw. Energiebedarf ergibt belschicht bewegten Partikelkathoden scheidet sich das

:| sich dadurch der weitere Nachteil, daß mit dieser Vor- Metall auf den Partikeln ab, deren Größe nimmt zu, und

1 richtung der Metallgehalt von metallhaltigem Abwasser 25 die Partikel müssen daher turnusmäßig ausgetauscht

I nur begrenzt gesenkt werden kann. werde«. Bei der Vorrichtung nach der Erfindung sind

% Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor- die Stangen so angeordnet, daß sie periodisch gegenein-

Z richtung zur Behandlung metallhaltiger Abwässer anzu- ander prallen. Auf diese Weise wird erreicht, daß der

I geben, mit der es auf einfache, praktisch kontinuierliche Niederschlag von den Stangen abblättert und auf den

ψ Weise möglich ist, bei geringem Energiebedarf eine na- 30 Behälterboden oder eine im Behälter angeordnete Sam-

s hezu vollständige Rückgewinnung der in den Abwäs- meleinrichtung (Rinne oder dergl.) fällt Der Abrieb

κ sern enthaltenen Metalle betriebssicher zu erreichen. kann hydraulisch oder mechanisch vom Behälterboden

1 Diese Aufgabe wird entsprechend den kennzeichnen- oder aus der Sammeleinrichtung entfernt werden.

J! den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst Die Vorrichtung nach der Erfindung wird anhand der

ii Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegen- 35 Zeichnungen beispielsweise erläutert Es zeigt

I Standes gehen aus den Unteransprüchen 2 bis 10 hervor. F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung nach der ψ Wie die Praxis zeigt, ist es mit einer derartigen Vor- Erfindung in schematischer Darstellung.

II richtung möglich, metallhaltige Abwässer nahezu voll- Fig.2 und 3 Einzelheiten dieser Vorrichtung in ver- 'i:\ ständig zu entmetallisieren, wobei die Metalle ohne Ver- größerter Darstellung.

|: brauch vor. Chemikalien in einer unmittelbar wieder 40 Fig.4 eine gegenüber Fig. 1 durch eine Schüttung

j verwendbaren Form zurückgewonnen werden. Die ergänzte Vorrichtung.

0, Vorrichtung ist also insbesondere dort mit großem Vor- Mit 6 ist schematisch ein Behälter bezeichnet, in wel-

il teil einzusetzen, wo die bekannten Vorrichtungen be- chem sich das zu behandelnde Abwasser 7 befindet. An

JÖ reits versagen, nämlich bei verdünnten, aber noch me- den Behälter 6 ist eine Umwälzpumpe 8 über Rohrlei-

H tallhaltigen Abwässern. 45 tungen angeschlossen, durch welche das Abwasser in

i| Da die Stangen der Kathode immsr wieder aufeinan- einem geschlossenen Kreislauf aus dem Behälter heraus

''{} der prallen, werden die abgeschiedenen Schichten stan- und wieder hinein gepumpt werden kann. Auf beiden

U dig abgetrennt, so daß ein kontinuierlicher Betrieb ge- Seiten einer aus Stangen 19 bestehenden Kathode sind

ti währleistet ist. Durch die Verwendung von Stangen für Außenanoden 10 und 11 angeordnet. Innerhalb der Ka-

£| die Kathode ist eine definierte Kontaktierung dieser 50 thode befindet sich eine Innenanode 12.

ff Kathodenteile möglich, weil hierbei relativ wenige Me- Die Kathode ist Im Behälter 6 bewegbar angeordnet.

f| tallstangei, räumlich sehr genau geführt werden können. Sie kann hierzu beispielsweise über ein Getriebe 13

Il Zur Kontaktierung können daher Stromzuführungen durch einen Elektromotor 14 gedreht werden. Für die

i(i mit kleiner Kontaktfläche und hoher Flächenpressung Durchführung der Elektrolyse sind zwei Gleichrichter

If verwendet werden, wodurch sehr geringe Übergangs- 55 15 und 16 vorgesehen, deren Gleichspannung verstell-

rl widerstände und damit ein niedriger Spannungsbedarf bar ist Der Strom des Innenstromkreises aus Kathode

fl erreicht werden. Weiterhin können die Anoden sehr und Innenanode 12 wird am Strommesser 17 angezeigt,

|| dicht an die Kathode herangeführt werden. Durch die- während der Strom des Außenstromkreises mit den An-

Ü sen einfachen Aufbau ergibt sich ein nur geringer Ener- öden 10 und 11 z'.n Strommesser 18 eingestellt werden

giebedarf und dementsprechend eine relativ geringe Er- 60 kann. Die Stromdichten der beiden Stromkreise lassen

wärmung des Elektrolyten. Eine Kühlung des Elektroly- sich dadurch separat einstellen. Es ist allerdings auch

ten während des Prozesses ist damit überflüssig. Insge- möglich, alle Anoden parallel zu schalten und mit nur

|| samt ist eine mit einfachen Mitteln arbeitende Vorrich- einem Gleichrichter zu arbeiten.

a tung gegeben, die wegen ihrer Einfachheit, ihres gerin- Die Kathode besteht aus einer größeren Anzahl elek-

' ·' gen Energiebedarfs und der nicht erforderlichen Küh- 65 trisch leitender Stangen 19, beispielsweise aus Edelstahl.

i lung äußerst wirtschaftlich arbeitet. Wegen des gerin- In F i g. 1 sind nur zwei Stangen 19 eingezeichnet, die in

.< gen Energiebedarfs ktf.nen darüber hinaus beispiels- zwei Haltevorrichtungen 20 parallel zueinander ange-

^v" weise die in galvanischen Betrieben ohnehin vorhande- ordnet sind. Der Abstand der Haltevorrichtungen 20

5 6

voneinander entspricht der Länge der Stangen 19 von pe 8 angeschlossen ist, so daß das Abwasser bei Betrieb

etwa 400 mm. Die Stangen 19 haben einen Durchmesser der Umwälzpumpe 8 in Form einer Zwangsströmung

von etwa 12 mm. Die Haltevorrichtungen 20 sind an der durch die Partikel im Käfig 30 hindurchgesaugt oder

Behälterwandung drehbar gelagert, wobei die eine Hai- hindurchgepumpt wird. Die sonstigen Einzelheiten der

tevorrichtung 20 durch den Motor 14 antreibbar ist Die 5 Vorrichtung nach F i g. 4 sind die gleichen wie in F i g. 1.

Haltevorrichtungen 20 können über Stäbe miteinander Wenn es erforderlich sein sollte, die kathodische Par-

verbunden sein, so daß sie gemeinsam auf einer Buchse tikelschüttung im Käfig 30 von beiden Seiten mit einem

22 gedreht werden, an welcher die Innenanode 12 befe- Elektrolysestrom zu beaufschlagen, dann kann zwischen

stigt ist Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei dem Käfig 30 und dem Rohr 31 eine perforierte Anode,

Haltevorrichtungen 20 vorgesehen. Bei einer größeren io beispielsweise aus Streckmetall, angeordnet werden. Länge der Stangen 19 ist es möglich, weitere Haltevor- Diese Anode kann entweder — wie auch die Anode 12

richtungen im Verlauf der Stangen anzubringen. — aus einer eigenen Stromquelle versorgt oder parallel

Jede Haltevorrichtung 20 weist Ringnuten 21 auf, in zu den übrigen Anoden geschaltet werden,

denen die Stangen 19 angeordnet sind. Die Ringnuten Zu Beginn der Elektrolyse werden zunächst die HaI-

21 werden zweckmäßig durch Stege 25 unterteilt, so daß 15 tevorrichtungen 20 durch Einschalten des Motors 14 in

sich getrennte Kammern 26 für die Stangen 19 ergeben, Drehung versetzt. Danach werden die Gleichrichter 15

wie sie im Prinzip aus der Darstellung in F i g. 2 hervor- und 16 — oder nur ein Gleichrichter — eingeschaltet

gehen. In die in Umfangsrichtung der Haltevorrichtun- Zur Verbesserung der kathodischen Abscheidungsbe-

gen 20 verlaufenden Kammern 26 ist jeweils eine An- dingungen kann außerdem das Abwasser während des

zahl von Stangen 19 mit ihren Enden eingelegt Die 20 Ablaufs der Elektrolyse mittels der Umwälzpumpe 8 in

Anzahl der Stangen 19 wird dabei so bemessen, daß die einem geschlossenen Kreislauf umgewälzt werden. Wei- Kammern 26 nicht vollständig gefüllt sind, wie es eben- terhin kann die Drehrichtung der Haltevorrichtungen

falls aus F i g. 2 für eine Kammer 26 hervorgeht 20 während der Elektrolyse ein- oder mehrmals geän-

Wenn die beiden Haltevorrichtungen 20 beispielswei- den werden.

se in Richtung des Pfeiles 28 gedreht werden, dann fal- 25 Neben der Bewegung der Haltevorrichtungen 20 len die Stangen 19 nach Oberschreiten des höchsten durch Drehung ist auch jede andere Bewegung geeig-Punktes in der Kammer 26 in Richtung des Pfeiles 29 net, bei der die Stangen 19 hin und wieder schlagartig herab und prallen dabei schlagartig aufeinander, so daß aufeinanderprallen. Eine solche Bewegung kann bei entauf den Stangen 19 abgeschiedene Schichten abgeschla- sprechender Ausbildung der Haltevorrichtungen beigen werden und auf den Behälterboden fallen, von wo 30 spielsweise auch durch einen Vibrations- oder Taumelsie während der Elektrolyse dauernd entnommen wer- Vorgang erreicht werden. Da der Käfig 30 an einer der den. Haltevorrichtungen 20 befestigt ist macht derselbe bzw.

Das Aufeinanderprallen der Stangen 19 Findet pro die darin befindliche Partikelschüttung auch alle Bewe- Umdrehung der Haltevorrichtungen 20 für jede Kam- gungen der Haltevorrichtungen 20 mit Die auf den Par-

mer 26 zweimal statt da die Stangen 19 auch dann auf- 35 tikeln abgeschiedenen Schichten werden infolge dieser

einandertreffen, wenn die Kammer 26 sich wieder auf- Bewegungen ebenfalls abgetrennt und fallen auf den

wäris bewegt Bei dieser Aufwärtsbewegung ist aller- Behälterboden bzw. in eine döft befindliche Sarnmclein-

dings ein schlagartiges Zusammenprallen der Stangen richtung.

19 bei einer glatten Kammer 26 nicht ohne weiteres Im folgenden wird ein Beispiel für die Durchführung

gewährleistet da die Stangen 19 insgesamt zu rutschen « einer Elektrolyse mit der Vorrichtung nach der Erfin-

beginnen können. Es empfiehlt sich daher, die Kammern dung angegeben:

26 entsprechend F i g. 3 mindestens an einer Sprungstel- Abwasser, das 3,8 g/l Silber und 8,6 g/l Natriumcyanid

Ie 27 abzukröpfen, die dann zunächst als Barriere wirkt enthält wird mit 3 g/l Ätznatron versetzt und in die

und die Stangen 19 erst nach dem Erreichen einer be- Elektrolysezelle geleitet Als Anoden 11 und 12 dienen

stimmten Höhe herabfallen läßt 45 schmale längliche Platten aus Graphit als Kathode wer-

Die Stangen 19 können im Querschnitt rund oder den Stangen 19 aus nichtrostendem Stahl verwendet vieleckig sein, wobei durch die vieleckige Form das Ab- Die Anoden werden parallel geschaltet. Bei 7,2 V fließt schlagen der abgeschiedenen Schichten begünstigt wird. ein Strom von 60 A. Die Badtemperatur liegt bei 26° C. Die Stangen 19 können auch Rohre sein, deren Stirnsei- Wenn die Elektrolyse ohne Schüttkathode durchgeführt te verschlossen sind. Weiterhin können in der Oberflä- 50 wird, sinkt der Silbergehalt auf 7 mg/1 ab. Wenn zustehe der Stangen 19 Längsnuten angebracht sein, damit lieh eine Schattkathode mit einer Füllung aus sich kein rundum zusammenhängender Niederschlag M 10-Muttern aus nichtrostendem Stahl verwendet ergibt der möglicherweise schwieriger von den Stangen wird, die vom Abwasser mit ca. 2 l/s durchströmt wird,

19 abzutrennen wäre läßt sich der Silbergehalt des Abwassers elektrolytisch Die Kathode kann für bestimmte Metalle, insbeson- 55 unter 1 mg/1 senken. Während der Elektrolyse Findet

dere dann, wenn extrem niedrige Restgehalte an Metall anodisch eine Cyanidentgiftung statt die durch Zugabe

im Abwasser erreicht werden sollen, zusätzlich mit ei- von 3 g/l Kochsalz zum Abwasser wesentlich beschleu-

nem perforierten Käfig 30 ausgerüstet werden, in dem nigt wird. Nach Abschalten des Stromes wird das restli-

eine Vielzahl elektrisch leitender Partikel angeordnet ehe Cyanid in der alkalischen Lösung mit Hypochlorid

ist Der Käfig 30 kann an einer der Haltevorrichtungen 60 entgiftet anschließend wird das Abwasser neutralisiert

20 befestigt werden, so daß er alle Bewegungen der und abgeleitet

Kathode mitmacht In Fig.4 ist eine entsprechende Vorrichtung dargestellt bei welcher innerhalb der In- Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

nenanode 12 ein mit durchweg perforierten Wandungen

versehener Käfig 3ö aus zwei konzentrischen Rohren 65 angeordnet ist der eine Schüttung aus einer Vielzahl elektrisch leitender Partikel enthält In den Käfig 30 ragt ein perforiertes Rohr 31 hinein, das an die Umwälzpum-

Claims (1)

1 2 terplattenfertigung, der Filmentwicklung usw. Bei der Patentansprüche: Rückgewinnung von Metallen aus derartigen Lösungen mit relativ hohem Metallgehalt, sogenannten Konzen-

1. Vorrichtung zur Behandlung von metallhalti- traten und Halbkonzentraten, werden elektrolytisch argem Abwasser, bestehend aus einem Behälter für die 5 behende Verfahren schon seit langer Zeit mit Erfolg Elektrolyse des Abwassers, in welchem mindestens angewandt Auf diese Weise gelingt as, einen großen eine Anode und eine Kathode, die aus einer größe- Teil des MetalUnhalts dieser Lösungen direkt kathoren Anzahl elektrisch leitender, parallel zueinander disch abzuscheiden und den Metallgehalt der .Lösungen verlaufender Stangen besteht, angeordnet sind, da- zu vermindern. Beim Erreichen eines bestimmtet. Medureh gekennzeichnet, io tallgehalts sinkt die Stromausbeute stark ab, und eine

weitere Verringerung der Metallkonzentration der Lö-

— daß die Stangen (19) horizontal in mindestens sungen ist praktisch nicht mehr erreichbar. Die dann zwei bewegbaren Haltevorrichtungen (20) in- verbleibenden Lösungen lassen sich aber mit Hilfe von nerhalb des Behälters (6) relativ zueinander be- Ionenaustauschern auch nicht wirtschaftlich aufarbeiweglich angeordnet sind und 15 te·*, da der Regeneriermittelbedarf untragbar hoch liegt

— daß die Haltevorrichtungen (20) während der und die damit verbundene starke Aufsalzung des AbElektrolyse so bewegbar sind, daß die Stangen wassers eine zusätzliche Umweltbelastung darstellt.
(19) in Abständen immer wieder schlagartig auf- Zur weiteren Herabsetzung des Restmetallgehaltes einander prallen. ist vielfach eine Verbesserung der kathodischen Ab-

20 Scheidungsbedingungen vorgeschlagen worden, wobei

2. Vorrichtung nach Anspruch \_T dadurch gekenn- diese Vorschläge im wesentlichen darauf gerichtet sind, zeichnet, daß die Haltevorrichtungen (20) Ringnuten die Verarmung des Elektrolyten an abscheidbaren Me-(21) aufweisen, in denen die Stangen (19) beweglich tallionen im Bereich der Kathode herabzusetzen. So angeordnet sind. sind elektrolytische Zellen verschiedenster Art bekannt,

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 25 die räumlich fixierte, fest kontaktierte, quasi zweidimengekennzeichnet, daß die die Stangen (19) aufneh- sionale Elektroden enthalten, die häufig vertikal angemenden Ringnuten (21) durch Stege (25) in Kam- ordnet sind, die aber aych eine andere Lage aufweisen mern (26) unterteilt sind. können. Zur Verbesserung der Abscheidungsbedingun-

4. Vorrichtung nach einem dor Ansprüche 1 bis 3, gen dient eine Relativbewegung der Elektroden gegendadurch gekennzeichnet, daß jede der Kammern 30 über dem Elektrolyten.

(26) mindesten? eine abgekröpfte Sprungstelle (27) Die Bewegung der Elektroden kann dabei durch Vi-

aufweist bration erfolgen, die Elektroden können scheiben-, ring-

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, oder walzenförmig ausgeführt und im Elektrolyten gedadurch gekennzeichnet, daß an den Haltevorrich- dreht werden, und ihre äußere Form kann dazu beitratungen (20) und innerhalb einer In. enanode (12) zu- 35 gen, daß die Elektrodenoberfläche vom Elektrolyten mit sätzlich ein rundum perforierter Käfig (30) ange- hoher Geschwindigkeit und möglichst nicht nur laminar bracht ist, in dem Partikel aus elektrisch leitendem angeströmt wird. Der Elektrolyt kann auch durch kanal-Material enthalten sind. förmig gestaltete Elektrolysezellen gepumpt werden,

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn- kann konzentrisch angeordnete Elektroden bei gleichzeichnet, daß der Käfig (30) aus zwei konzentrischen 40 zeitigem Einblasen von Gasen vertikal durchströmen. Rohren besteht, zwischen denen die Partikel ange- und die vertikale Flüssigkeitsbewegung kann so intensiv ordnet sind. sein, das Glasperlen aufgewirbelt werden und den Stoff-

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch austausch an den vertikalen Elektroden verbessern,
gekennzeichnet, daß in den Käfig (30) ein perforier- Um eine höhere Raum-Zeit-Ausbeute bei elektrolytites Rohr (31) hineinragt, an das eine Umwälzpumpe 45 sehen Prozessen zu erzielen, sind zahlreiche Bemühun-(8) angeschlossen ist. gen darauf gerichtet, aus elektrisch leitendem Schüttgut

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dreidimensionale Elektroden aufzubauen. Derartige dadurch gekennzeichnet, daß die Stangen (19) einen Partikelschüttungen werden als Festbett bezeichnet, runden oder vieleckigen Querschnitt haben. wenn die Relativbewegung gegenüber dem Elektroly-

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, 50 ten dadurch erfolgt, daß dieser entweder in Richtung dadurch gekennzeichnet, daß die Stangen (19) als der elektrischen Feldlinien oder parallel dazu durch die Rohre mit verschlossenen Stirnseiten ausgeführt Schiittung geleitet wird.

sind. Bei der Vorrichtung nach der australischen Patent-

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, schrift 46 691 ist zur Bewegung einer aus leitenden Pardadurch gekennzeichnet, daß die Stangen (19) min- 55 tikeln bestehenden Schüttkathode mindestens ein Rühdesiens eine Längsnut aufweisen. rer vorgesehen, von dem die am Behälterboden liegende, vom Elektrolyten durchflossene Partikelschüttung

mechanisch bewegt wird. Die Anode kann bei dieser

Vorrichtung ebenfalls aus elektrisch leitenden Partikeln

60 bestehen und befindet sich oberhalb der kathodischen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung ge- Schüttung. Die Schüttkathode wird bei gleichzeitiger

maß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine sol- Bewegung des Elektrolyten so behandelt, daß die Parti-

che Vorrichtung geht aus der DE-OS 25 43 600 hervor. kel dauernd zirkulierend bewegt werden. Dennoch

Abwasser im Sinne der Erfindung sollen alle bei tech- weist die Schüttkathode Toträume und potentialfreie

nischen Prozessen anfallenden, metallhaltigen Lösun- es Zonen auf, in denen das elektrolytisch abgeschiedene

gen sein. Solche Lösungen sind beispielsweise Gruben- Metall chemisch teilweise rückgelöst wird. Ein weiterer

abwasser, Endlaugen, Waschwässer, Sickerwässer, Spül- Nachteil dieser Vorrichtung besteht in einem erhebli-

wässer aus Beizereien, galvanischen Betrieben, der Lei- chen Energiebedarf und einer damit verbundenen star-