DE2756574B2

DE2756574B2 - Galvanisierungseinrichtung mit einer elektrodialytischen Wiederaufbereitungs-Anordnung

Info

Publication number: DE2756574B2
Application number: DE19772756574
Authority: DE
Inventors: Giuseppe Galimi; Mario Grugliasco Turin Montalto; Luciano Pluchino
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-12-20
Filing date: 1977-12-19
Publication date: 1979-02-22
Also published as: GB1538019A; DE2756574C3; FR2374438B1; FR2374438A1; DE2756574A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrolytische Einrichtung, in der Werkstücke nacL dem Verlassen eines Galvanisierungstanks mit Wasser gewaschen werden, indem sie nacheinander in eine Anzahl von kaskadenartig untereinander verbundenen Waschbehältern eingetaucht werden, wobei das Waschwasser mittels Elektrodialyse gereinigt wird.

Bekanntlich ist die Reinigung dieses Waschwassers aus ökologischen Gründen notwendig, da die Ableitung von Abwässern, die durch im allgemeinen giftige Stoffe eines Galvanisierungsbades stark verunreinigt sind, an die Umgebung oder in ein Abwassersystem nicht zulässig ist. Mit einer elektrodialytischen Behandlung ist es möglich, auf der einen Seite das Wasser soweit zu reinigen, daß es an die Umwelt abgegeben werden kann und auf der anderen Seite eine relativ konzentrierte Lösung der aus dem Galvanisierungsbad stammenden Stoffe zu gewinnen, die aufgrund des geringen Volumens darauf in geeigneter Weise aufbereitet werden kann, um diess Stoffe wiederzuverwenden oder die Giftstoffe zu beseitigen, bevor die Lösung in das Abwassersystem eingeleitet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Galvanisierungseinrichtung anzugeben und diese mit einer Anordnung zu versehen, welche mit Hilfe von Elektrodialyse einerseits gereinigtes Waschwasser erzeugt, das dem letzten Waschbehälter in der Waschbehälterreihe wieder zugeführt wird, und andererseits eine konzentrierte Lösung der Komponenten des Elektrolyten liefert, die dem Galvanisierungsbchälter wieder zugeführt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Galvanisierungseinrichtung vorgeschlagen mit einer Anordnung zum Waschen der in der Galvanisierungseinrichtung elektrolytisch behandelten Werkstükke durch aufeinanderfolgendes Eintauchen der Werkstücke in eine Mehrzahl von Waschbehältern, die derart in Reihe angeordnet sind, daß das Waschwasser in den jeweils unmittelbar vorhergehenden Waschbehälter überfließt, wobei das Waschwasser durch Elektrodialyse gereinigt wird, die gekennzeichnet ist durch eine Reinigungsanordnung für das Waschwasser, umfassend einen Satz von drei Durchlaufbehältern, welche nacheinander Waschwasser aus dem ersten Waschbe halter aufnehmen, eine erste Gruppe von Rohrleitungen, die jeden Durchlaufbehälter mit dem Ausgang des ersten Waschbehälters verbindet, jeweils unabhängig voneinander betätigbare Ventile zur Steuerung des Wasserdurchflusses in den Rohrleitungen der ersten Rohrleitungsgruppe, eine zweite Gruppe von Rohrleitungen, die jeden der Durchlaufbehälter mit einer zum letzten Waschbehälter der Reihe von Waschbehältern führenden Rücklaufleitung verbinden, eine zweite Gruppe von Ventilen, welche den Wasserdurchfluß in den Rohrleitungen der zweiten Rohrleitungsgruppe steuern, eine dritte Gruppe von Rohrleitungen, welche die Durchlaufbehälter mit dem Eingang bzw. dem Ausgang eines Elektrodialysegerätes verbinden, eine dritte Gruppe von Ventilen zur Steuerung des Wasserdurchflusses in den Rohrleitungen der dritten Rohrleitungsgruppe und eine der ersten, zweiten und dritten Gruppe von Ventilen zugeordnete Schaltungs-

einrichtung, die derart betätigbar ist, daß sie eine zyklische Folge von Arbeitsphaseii bewirkt, wobei in jeder Arbeitsphase ein erster Durchlaufbehälter, der aus dem ersten Waschbehälter abgezogenes Waschwasser enthält, mit dem Elektrodialysegerät verbunden wird, zu einem zweiten Durchlaufbehälter eine Verbindung hergestellt wird, um Waschwasser aus dem ersten Waschbehälter aufzunehmen, und ein dritter Durchlaufbehälter mit der Rücklaufleitung verbunden wird, um das während der vorhergehenden Arbeitsphase des Arbeitszyklus gereinigte Wasser dem letzten Waschbehälter wieder zuzuführen, und wobei die Schaltungseinrichtung die Ventile so steuert, daß jeder Durchlaufbehälter nacheinander zunächst mit dem ersten Waschbehälter zur Aufnahme von Waschwasser, dann mit dem Elektrodialysegerät und schließlich mit der Rücklaufleitung verbunden wird.

Vorzugsweise sollten die drei Durchlaufbehälter eine integrale Baueinheit bilden.

Die Zeichnungen erläutern die Erfindung anhand zweier Ausfiihrungsbeispiele. Es stellt dar

Fig. 1 ein schematisches Diagramm einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 2, 3 und 4 die in F i g. 1 dargestellte Einrichtung in drei aufeinanderfolgenden Phasen ihres Arbeitszyklus,

Fig. 5 ein elektrisches Schaltbild, welches die Schaltungsanordnung der einen Teil der erfindungsgemäßen Einrichtung bildenden Magnetventile zeigt, und

Fig. 6 einen Teil einer Einrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

In F i g. I ist ein Behälter 10 zur elektrolytischen Behandlung von Werkstücken, beispielsweise zum Vernickeln von Werkstücken dargestellt, der einen wäßrigen Elektrolyten enthält. In den herkömmlichen Galvanisierungsanlagcn wird ein in dem Behälter 10 behandeltes Werkstück in einen ersten Waschbehälter 11. danach in einen zweiten Waschbehältcr 12 und schließlich in einen letzten Waschbehälter 13 eingetaucht, wonach er eine Trockenstufe oder andere Behandlungsstufen des Verfahrens durchläuft. Das aufeinanderfolgende Überführen eines Werkstückes von einem Behälter zum nächsten ist in der F i g. 1 durch die gestrichelten Linien 14,15, 16 und 17 dargestellt. Die drei Waschbehälter II, 12 und 13 r^:nd kaskadenartig angeordnet in dem Sinn, daß das Waschwasser von dem zweiten Waschbehälter 12 in den ersten Waschbehälter 11 überfließen kann. Der zweite Waschbehälter 12 selbst wird mit Wasser /espeist, das aus dem dritten Waschbehälter 13 überfließt. Nur dem dritten Waschbehälter 13 wird über eine Rohrleitung 18 gereinigtes (deionisiertes) Waschwasser zugeführt. Wie die nachfolgende Beschreibung zeigt, ist nur eine geringe Menge solchen Wassers notwendig, um die Verluste in dem Reinigungssystem auszugleichen.

Beim Überlauf vom Waschbehälter 13 zum Waschbehälter Il sammelt das Waschwasser zunehmend größere Konzentrationen verunreinigender elektrolytischer Stoffe an, die von den einzelnen Werkstücken aus dem clektrolylischen Bad 10,? übertragen werden. Die höchste Konzentration von Verunreinigungen wird deshalb in dem Waschbehälter 11 vorgefunden, aus dem das Waschwasser in einen Sammeltank 20 fließt. Aus dem Sammeltank 20 wird das konzentrierte verunreinigte Waschwasser kontinuierlich mittels einer Pumpe 21 durch eine Rohrleitung 22 zu einer erfindungsgemäßen Reinigungs- und Wiedcrgewinnungscinrichtung Die Reinigungs- und Wiedergewinnungseinrichtung umfaßt drei Durchlaufbehälter A, B und C, die vorzugsweise durch Unterteilung eines einzelnen zylindrischen Behälters mit vertikaler Achse in drei Kammern gebildet sind. Stromabwärts der Pumpe 23 verzweigt sich die vom Sammeltank 20 kommende Rohrleitung 22 in drei Rohrleitungen 22a, 22ώ, 22c, die zu den Kammern A, B bzw. C führen und durch üblicherweise geschlossene Magnetventile A-\, S-I

in bzw. C-X gesteuert werden. Weitere drei Rohrleitungen 24Λ, 24Sund 24C, die durch normalerweise geschlossene Magnetventile A-A, ß-4 und CA gesteuert werden, führen von den Kammern A, S bzw. C weg und münden in eine einzige Rücklaufleitung 24, durch welche mittels

ΐΐ einer Pumpe 26 in der Reinigungseinrichtung gereinigtes Wasser aus den Kammern A, B und C in den Waschbehälter 13 gepumpt wird.

Eine weitere Gruppe von drei Rohrleitungen 28-4, 28ßund 28Cführen von den Kammern A, Sund C weg.

Jm Diese drei Rohrleitungen sind ebenf.iL durch normalerweise geschlossene Magnetventile 4-2, 3-2 bzw. C-2 gesteuert und münden in eine einzige Rohrleitung 28, welche über eine Pumpe 29 zu einem Elektrodialysegerät 30 führt, das auf diese Weise mit verunreinigtem

j'i Waschw„sser aus jeweils einer der Kammern A, B und C gespeist wird. Dieses Waschwasser wird nach seiner Reinigung in dem Elektrodialysegerät 30 aus diesem durch eine Rohrleitung 32 abgeführt, weiche sich in drei Rohrleitungen 32/4, 32S und 32C verzweig¹., welche zu

κι den entsprechenden Kammern A. Sund C führen. Die Rohrleitung 324, 32S und 32C sind ebenfalls jeweils durch ein normalerweise geschlossenes Magnetventil /4-3, S-3 bzw. C-3 gesteuert.

Das Elektrodialysegerät 30 umfaßt in bekannter

r. Weise eine Anordnung von Verdünnungszellen, welche in alternierender Reihenfolge mit Konzentrationszellen angeordnet sind. Die Verdünnungszellenanordnung ist in der Zeichnung schematisch durch die gestriciitelte Linie 34 dargestellt und verbindet die Rohrleitungen 28

i" und 32. Die KonzRntrationszellenanordnung ist in der Zeicnnung schematisch durch die gestrichelte Linie 36 dargestellt und verbindet die beiden Rohrleitungen 38 und 40, welche mit einem Vorratsbehälte^r 42 in Verbindung stehen. Der Durchfluß durch die Konzen-

r. trationszellcn erfolgt mittels einer innerhalb der Rohrleitung 40 angeordneten Pumpe 44. Schließlich verbindet eine Rohrleitung 46, in der eine Pumpe 48 liegt, den Vorratsbehälter 42 mit dem Elektrolysebehälter 10, um die in dem Vorratsbehälter 42 angesammelte

".ο konzentrierte Lösung zu dem Elektrolysebehälter zurückzuführen.

In F i g. 5 ist ein als rotiorender Schalter ausgebildeter elektrischer Schalter 50 zur Steuerung der verschiedenen oben aufgeführten Magnetventile dargestellt. Der

'."> Schalter 50 umfaßt drei feste Kontakte 1, II und III sowie einen beweglichen Kontakt 51, der in der Weise angeordnet ist, daß er die feststehenden Kontakte I, Il und 111 in einer zyklischen Folge berührt, um sie nacheinander mit einem an eine nicht dargestellte

in Spannungsquellc angeschlossenen Leiter 52 r.v verbinden. Der Einfachheit halber sind die Erregerwicklungen der Magnetventile in F i g. 5 mit den bereits in Γ" i g. 1 für die Ventile selbst verwendeten Bezugszeichen bezeichnet. Die Erregerwicklungen sind in drei Grur.ien

n. unterteilt:

Gruppe 1: Ai, BA. C-2. C-3
Gruppe 2: 4-2, 4-3, S-I, CA
Gmnne i: 4-4. ß-2. ö-.l C-\

Die Erregerwicklungen jeder Ciruppe sind parallel zueinander mit dem jeweiligen festen Kontakt I. Il und III verbunden.

Der Arbeitszyklus der Einrichtung umfaßt also drei Phasen, die der Einfachheit halber mit den gleichen Bezugszeichen I, Il und III bezeichnet sind, die für die Kennzeichnung der festen Kontakte des Drehschalters 50 verwendet wurden. Während dieser drei zyklisch aufeinanderfolgenden Phasen werden die Magnetventile in der Weise gesteuert. daß sie gemäß der folgenden Tabelle geöffnet oder geschlossen werden. Dabei bedeutet eine 0. daß das Ventil geöffnet ist und ein +. daß das Ventil geschlossen ist.

ii:. 4)

	(iruppc I	(iruppc Il	(
	(Ii μ 2)	Il ι μ. .1)	"
4-1	(I	4.	_Λ
4-2	4.	O	4
.4-3	4	Il	ι
44	+	4-	O
BA	4	(I
B-2	ι-	4-	O
ΒΛ	4	4-	(I
BA	(I	f
CA	4-	4	(I
C-2	O	4-	-I
C-3	O	-
CA	4.	(I

Die F^: i g. 2. 3 und 4 zeigen die Einrichtung in den drei aufeinanderfolgenden Arbeitsphasen. Darm sind die Rohrleitungen, welche in der jeweiligen Arbeitsphase durch die entsprechenden Ventile geöffnet sind, durch dicke Linien dargestellt, während die Rohrleitungen mit geschlossenen Ventilen durch dünne Linien dargestellt sind. E ig. 2 zeigt die Einrichtung in der Phase I. in welcher die Magnetventile AA, ß-4, C-2 und C-3 geöffnet sind. Somit erhält die Kammer 4 verunreinigtes Waschwasser aus dem .Sammeltank 20 iiber die Rohrleitungen 22 und 22a. Während der gleichen Arbeitsphase ist die Kammer Cmit dem Elektrodialysegerät 30 verbunden. In der vorhergehenden Arbeitsphase (Phase III) des vorhergehenden Zyklus hatte die Kammer 10 verunreinigtes Waschv-asser aus dem Sammeltank 20 behalten. In Phase I wird dieses verunreinigte Waschwasser durch das Elektrodialysegerät umgewälzt, bis es beinahe vollständig gereinigt ist. indem seine elek'rolytischen Stoffe in die Lösung in dem Vorratsbehälter 42 abgegeben werden, die ständig durch die Konzentrationszellen 36 des Elektrodialysegerätes 30 zirkuliert Gleichzeitig ist die Kammer B über das geöffnete Magnetventil ß-4 mit der Rücklaufleitung 24 verbunden. Wenn in der letzten Phase III des vorhergehenden Zyklus der in diesem Ausführungsbeispiel von der Kammer B gebildete Durchlauftank mit dem Elektrodialysegerät 30 verbunden war, bedeutet das, daß in der laufenden Phase I das in der Kammer B enthaltene gereinigte Wasser nach und nach in den Waschbehälter 13 gepumpt wird. Zu Beginn des Verfahrens wird die Einrichtung dadurch betriebsbereit gemacht, daß die Kammer θ zunächst mit deionisiertem Wasser gefüllt wird. So hat am Ende der Phase I die Kammer A eine bestimmte Menge an verunreinigtem Wasser angesammelt, die Kammer B wurde durch die Pumpe 26 geleert und die Kammer Centhält gereinigtes Wasser, das bereit ist. in den letzten Waschbehältcr I gepumpt zu werden.

Am Ende der Phase I des Zyklus dreht der Schalter 5( (F i g. 5) auf die Stellung II. wobei die vorher geöffneter Magnetventile geschlossen und die Magnetventile A-2 4-3. BA und C-4 (Fig. 3) eingeschaltet und dami geöffnet werden. In dieser Arbeitsphase behält dit Kammer B. aus der wählend der Phase I gereinigte; Wasser abgepumpt wurde, verunreinigtes Wasser au· dem Sammeltank 20 über die Rohrleitung 22ß Di< vorher mit dem Sammeltank 20 verbundene und jetz mit verunreinigtem Wasser gefüllte Kammer A wirx über die Rohrleitungen 284 und 324 durch das Offner der Ventile 4-2 und Λ-3 mit dem Elektrodialysegerät 3( verbunden. Das in der Kammer 4 enthaltene verunrci nigtc Wasser wird so während der Phase 11 beinahe vollständig gereinigt. Während dieser Phase Il wird da nun gereinigte in der Kammer Centhaltene Wasser ii den letzten VVaschbehaiter Ii gepumpt.

Am Ende der Phase Il bewegt sich der Schalter 50 ii die Stellung III, wodurch die vorher geöffneten Ventil geschlossen und die Ventile 4-4. B-2, /i-3 und C-geöffnet werden. In dieser Phase III erhält die wahrem der Phase Il vorher geleerte Kammer C über di Rohrleitung 22C verunreinigtes Wasser aus den Sammeltank 20. Die nun während der Phase I gereinigtes Wasser enthaltende Kammer 4 wird mi dem Vi (schbehälter 13 verbunden, um das gereinigti Wasser in diesen Waschbehälter zurückzuführen Kammer B, die während der Phase Il mit verunreinig tem Wasser aus dem SammeltanK 20 gefüllt wurde, is über die Rohrleitungen 28B, 32b mit dem Elektrodialy segerät 30 verbunden, so daß am ELnde der Phase III da: in der Kammer B enthaltene Wasser vollständig gereinigt ist. Am Ende der Phase III kehrt der Schalte 50 wieder in die Stellung I zurück und der nächsu Zyklus beginnt, der aus den aufeinanderfolgende! Phasen I. Il und III besteht, wie dies oben beschrieber wurde. Diese Zyklen werden kontinuierlich während de Galvanisierungsprozesses in dem elektrolytischen Trog 10 wiederholt. Auf diese Weise wird der größte Teil de verschmutzten Wassers in den Waschbehältern 11, Y. und 13 wiedergewonnen und dem letzten Waschbehäl ter 13 wieder zugeführt, so daß der Verbrauch ar frischem, sauberem Wasser aus der Speiseleitung U (Fig. 1) auf ein Minimum reduziert wird. Gleichzeitig wird während der ständigen Wiederholung des Reini gungszyklus eine konzentrierte wäßrige Lösung de Elektrolyten aus dem Elektrolysebad 10a in den Vorratsbehälter 42 angesammelt. Diese Lösung wire kontinuierlich oder von Zeit zu Zeit dem Elektrolyse band 10a wieder zugeführt, um die Verluste auszuglei chen, die dadurch entstehen, daß die in dem Elektrolyse bad 10 behandelten Werkstücke Komponenten diese; Bades mit sich führen und aus dem Behälter 10 in da: Waschsystem übertragen.

In einer zweiten in F i g. 6 dargestellten Ausführungs form der Erfindung wird die Elektrodialyse de; verunreinigten Wassers in einer Mehrzahl von Stufer durchgeführt, von denen zwei in dem Ausfühmngsbei spiel dargestellt sind, auch wenn gegebenenfall: mehrere solcher Stufen verwendet werden können. Ir F i g. 6 umfaßt das Dialysegerät zwei Stufen, die mit 30/ und 305 bezeichnet sind. Rohrleitungen 28 und 32 sine wie oben beschrieben mit den Verdünnungszellen 34 dei Stufe 30/4 verbunden, während die oben beschriebener Rohrleitungen 38, 40 den Konzentrationszellen 36' dei Stufe 305 verbunden sind. Die Konzentrationszellen 3(

der Stufe 304 sind in einem geschlossenen Kreislauf mit den Vcrdünnungszellcn 14' durch llmlauflciliingcn 54, 56 verbunden, in denen die teilweise konzentrierte Lösung durch "ine Umlaufpumpe 58 iingewäl/t wird. Die beiden Stufen 304 und 30/7 werden in der Weise betrieben, daß die Konzentration der Komponenten des Llektrolysebades der wäßrigen Lösung, die aus den Kon-entrationszellen 36 der erslcn Stufe 304 in die Veidimnungs/ellen 34' der /weilen Stufe 30W gepumpt wird, auf einem mittleren Konzeniralionswert konstant gehallen wird, der in geeigneter Weise /wischen dem Kon/cntrationswert des über die Rohrleitung 28 zugefiihrten verschmutzten Wassers und dem Kon/en-Irationswert der über die Rohrleitung 40 abgeführten konzentrierten Lösung liegt.

I liei'/u 5 IUaII /eichmmueii

Claims

Patentansprüche:

1. Galvanisierungseinrichuing mit einer Anordnung zum Waschen der in der Galvanisierungseinrichtung elektrolytisch behandelten Werkstücke durch aufeinanderfolgendes Eintauchen der Werkstücke in eine Mehrzahl von Waschbehältern, die derart in Reihe angeordnet sind, daß das Waschwasser in den jeweils unmittelbar vorhergehenden Waschbehälter überfließt, wobei das Waschwasser durch Elektrodialyse gereinigt wird, gekennzeichnet durch eine Reinigungsanordnung für das Waschwasser, umfassend! einen Satz von drei Durchlaufbehältern (A, B, C) welche nacheinander Waschwasser aus dem ersten Waschbehälter (11) der in Reihe angeordneten Waschbehälter (U, 12, 13) aufnehmen, eine erste Gruppe von Rohrleitungen (22, 22g, 226, 22c), die jeden Durchlaufbehälter (A, Ä C) mii dem Ausgang des ersten Waschbehälters (11) verbinden, jeweils unabhängig voneinander betätigbare Ventile (A-X, S-I, C-I) zur Steuerung des Wasserdurchflusses in den Rohrleitungen (22, 22a, 22b, 22c)der ersten Rohrleitungsgruppe, eine zweite Gruppe von Rohrleitungen (24a, 246, 24c) die jeden der Durchlaufbehälter (A, B, Qinit einer zum letzten Waschbehälter (13) der Reihe von Waschbehältern (11, 12, 13) führenden Rücklsiufieitung (24) verbinden, eine zweite Gruppe von Ventilen (AA, B-A, CA), welche den Wasserdurchfluß in den Rohrleitungen (24a, 246, 24c;) der zweiten Rohrleitungsgruppe steuern, eine dritte Gruppe von Rohrleitungen (28a, 286,28c, 32a, 326,32cjl weiche die Durchlaufbehälter (A, B, C) mit dem Eingang bzw. .·.' m Ausgang eines Elektrodialysegerätes (30) verbinden, eine dritte Gruppe von Ventilen (A-2, A-3, B-2, B-3, C-2, C-3) zur Steuerung des Wasserdurchflusses in den Rohrleitungen (28a, 286, 28c, 32a, 326, 32c; der dritten Rohrleitungsgruppe und eine der ersten, zweiten und dritten Gruppe von Ventilen (A-X, S-I, C-I; AA, DA, CA; A-2, AX B-2, B-3, C-2, C-3) zugeordnete Schaltungseinrichtung (50, 51, 52), die derart betätigbar ist, daß sie eine zyklische Folge von Arbeitsphasen bewirkt, wobei in jeder Arbeitsphase ein erster Durchlaufbehälter, der aus dem ersten Waschbehälter (11) abgezogenes Waschwasser enthält, mit dem Elektrodialysegerät (30) verbunden wird, zu einem zweiten Durchlaufbehälter eine Verbindung hergtstel It wird, um Wasch wasser aus dem ersten Waschbehälter (11) aufzunehmen, und ein dritter Durchlaufbehälter mit der Rücklaufleitung verbunden wird, um das während der vorhergehenden Arbeitsphase des Arbeitszyklus gereinigte Wasser dem letztin Waschbehälter (13) wieder zuzuführen, und wobei die Schaltungseinrichtung (50, 51, 52) die Ventile (.4-1 bis AA, S-I - S-4, C-I bis C-4) so steuert, daß jeder Durchlaufbehälter (A, B, C) nacheinander zuniichst mit dem ersten Waschbehälter (II) zur Aufnahme von Waschwasser, dann mit dem Elektrodialysegerät (30) und schließlich mit der Rücklauflcitung (24) verbunden wird.

2. Galvanisierungseinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe von drei Durchlaufbehältcrn (A, B, C)als eine zusammenhängende Baueinheit ausgebi'dct ist.

1 Galvanisierungseinrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die drei Durchlaufbehälter (A, B, C) als Kammern eines im wesentlichen zylindrischen Behälters ausgebildet sind.