DE2901850C2 - Abwasser-Elektrolyseanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abwasser-Elektrolysean

lage, bei welcher ein Satz plattenförmiger, mit engem gegenseitigen Abstand abwechselnd angeordneter Anoden und Kathoden in ein Becken mit dem zu behandelnden Abwasser taucht

Zur Durchführung eines bekannten Verfahrens zur Reinigung von wasserhaltigen Flüssigkeiten, die mit Schmutzstoffen belastet sind (CH-PS 5 35 602), wird eine Vorrichtung verwendet, bei welcher der Abstand zwischen den plattenförmigen Anoden und Kathoden ίο durch isolierende Abstandshalter fixiert ist Die Elektroden sind auf diese Weise zu einer Baueinheit vereinigt; ihre Stromversorgung erfolgt im Bereich ihrer über die Flüssigkeitsoberfläche hinausragenden Abschnitte. Das bekannte Verfahren arbeitet mit löslichen Anoden, durch welche eine bestimmte lonengruppe in die zu behandelnde Flüssigkeit eingebracht wird, um das Ausflocken der zu entfernenden Stoffe zu begünstigen.. Dabei verringert sich die Stärke der Anodenplatten mit zunehmender Betriebsdauer. Aufgrund der sich dadurch ergebenden größeren Abstände zwischen den Anodenoberflächen und den benachbarten Kathoden vergrößert sich der Widerstand zwischen Anoden und Kathoden und der Wirkungsgrad der Elektrolyse sinkt Um ein zu starkes Absinken zu vermeiden, ist die Blechstärke der Anoden im unverbrauchten Zustand nach oben begrenzt, so daß die Anoden verhältnismäßig häufig ausgetauscht werden müssen.

Beim Betrieb des bekannten Verfahrens kommt es infolge der Wirkung des elektrischen Stroms zu einer Wasserzersetzung, wobei Wasserstoffionen frei werden und als Gasbläschen in der zu reinigenden Flüssigkeit aufsteigen. Dabei werden die ausgeflockten Schadstoffe mitgenommen, so daß sich an der Flüssigkeitsoberfläche eine Schlammschicht ausbildet Das Ab- schöpfen dieser Schlammschicht insbesondere im Bereich zwischen den Elektroden erweisi sich in der Praxis als besonders schwierig.

Auf einem anderen Fachgebiet, nämlich bei Batterien ist es bekannt (DE-OL 27 06 461 und 28 15 690) eine in nere Elektrode entsprechend dereit fortschreitendem Verbrauch axial gegen die Innenwand einer diese umgebenden äußeren zylindrischen Elektrode nachzustellen, was unter Ausnutzung von Federkräften erfolgt

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu-

gründe, bei einem Elektrolyseverfahren der eingangs genannten Art den Wirkungsgrad der Elektrolyse zu verbessern, gleichzeitig einen höheren Ausnutzungsgrad der Anodenbieche zu erzielen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß

so vorgeschlagen, daß die Anoden gegenseitig mittels federnder Körper abgestützt sind, wobei die äußeren Anoden gegenüber Stützflächen des Beckens mittels weiterer federnder Körper ebenfalls abgestützt sind und daß die federnden Körper durch öffnungen in den Ka thoden durchgeführt sind, welche bezüglich der Anoden in im wesentlichen gleichen Abständen an den federnden Körpern gehalten sind, und daß der Abstand zwischen den Stützflächen verstellbar ist Dieser Vorschlag ermöglicht eine Nachstellung der Abstände zwischen Anoden und Kathoden während des Elektrolysebetriebs, wobei die federnden Körper für eine gleichmäßige Verteilung der Elektrodenabstände sorgea

Um jede Anode beidseitig nutzen zu können, ist es zweckmäßig, daß die der Beckenwand benachbarten

Elektroden Kathoden sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich die federnden Körper jeweils von den Stützflächen des Beckenrands bis zur ersten Anode bzw. von einer

Anode zur nächsten durch öffnungen in den Kathoden hindurch, wo sie mittels einer elektrisch isolierenden Hülle abgestützt sind. Die Hülle stellt also eine Verbindung zwischen einem federnden Körper und der entsprechenden Kathode her, so daß die Kathode bei gleichen Abständen zu den beidseits benachbarten Anoden stets in der Mitte des federnden Körpers gehalten ist Die Hülle muß selbstverständlich so ausgebildet sein, daß sie die Elastizität der federnden Körper nicht behindert. Bei untereinander gleichen federnden Körpern bewirken diese, daß sich nicht nur die Anoden in gleichen Abständen voneinander sondern auch die durch die Hüllen gestützten Kathoden gleichabständig im gesamten Elektrodenbündel einstellen.

Um nun einen bestimmten optimalen Abstand zwischen Kathoden und Anoden auch bei zunehmendem Verbrauch der Anoden aufrechterhalten zu können, sieht die Erfindung vor, daß wenigstens eine der beiden Stützflächen an einem in der Beckenwand gelagerten Verstellorgan ausgebildet ist, das z. B. mittels eines Antriebs senkrecht zur Beckenwand verstellbar ist Durch Betätigen dieses Verstellorgans kann nun der Abstand zwischen den Anoden und Kathoden in dem Maße verkleinert werden, als die Anodenbleche dünner werden. Entsprechend verringert sich der Gesamtabstand zwischen den gegenüberliegenden Stützflächen der jeweiligen Beckenwand.

Um alle gleichartigen Elektroden gleich ausbilden zu können, ist es vorteilhaft, daß die federnden Körper auf einer gemeinsamen Achse in einer Reihe hintereinander angeordnet sind, und daß wenigstens eine derartige Reihe von federnden Körpern vorgesehen ist Die Öffnungen in den Kathoden für den Durchtritt der federnden Körper sind dabei alle an der gleichen Stelle der Kathodenbleche vorzusehen.

Um die Elektrodenbleche im übrigen möglichst einfach ausbilden zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß Anoden und Kathoden aus gleichgeformten Blechplatten bestehen, die untereinander deckungsgleich zwischen quer zur Plattenebene verlaufenden Stangen aus elektrisch isolierendem Werkstoff, z. B. Polyäthylen, mit ihren Stirnflächen verschieblich geführt sind. Die Elektrodenbleche sind auf diese Weise kippsicher an ihren Rändern abgestützt, wobei die Stangen im Querschnitt bevorzugt rund ausgebildet sind und auf drei Seiten der Elektrodenbleche vorhanden sind. Bei einer Veränderung des Stützflächenabstandes lassen sich die Elektrodenbleche dabei leicht aufeinander zu schieben.

Um derartige Verschiebebewegungen nicht zu behindern, werden die Kathoden zweckmäßig mittels an den Stirnseiten der sich bildenden Platten angeschlossener flexibler elektrischer Leitungen miteinander verbunden.

Eine besonders 'wesentliche Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Elektroden unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche angeordnet sind, und daß die Stromzuführungen ebenfalls unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche durch die Beckenwand durchgeführt sind. Diese Bauform, die sich bei Elektrolyseanlagen jedweder Bauart verwirklichen läßt, ergibt eine Flüssigkeitsoberfläche, die frei ist von Hindernissen, so daß sich die auf ihr sich ausbildende Schwimmschlammschicht auf einfache Weise und vollständig abgezogen werden kann. Selbstverständlich ist in diesem Zusammenhang wesentlich, daß auch die elektrischen Anschlußglieder der Elektroden unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche angeordnet sind, d. h. es müssen auch die Stromzuführungen durch die Beckenwand unterhalb dem Flüssigkeitsspiegel hindurchgeleitet werden. Während die Kathoden durch besondere Leitungsteile miteinander verbunden sind, kann die elektrische Verbindung der Anoden auch auf andere Weise bewerkstelligt werden; so ergibt sich für die Anoden eine Vereinfachung dadurch, daß nach einem erfindungsgemäßen Vorschlag die federnden Körper jeweils eine Feder aus elektrisch leitendem Werkstoff umfassen, die sich ein

ίο bzw. beidseitig an der bzw. den benachbarten Anoden abstützt, über die Stützflächen mit dem Anodenstrom verbunden und von einer elastischen, elektrisch isolierenden Hülle dichtend umgeben ist Dabei ist von der elastischen Hülle vorauszusetzen, daß sie die Schraubenfeder vollständig umhüllt und sich im übrigen gegen das Eindringen von Flüssigkeit dichtend an Stützfläche bzw. Anode anlegt

Die erfindungsgemäß verbesserte Vorrichtung eignet sich sowohl für einen Betrieb mit durchlaufender als auch chargnjnweiser Füllung des Beckens.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfu»iung wird im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Vertikalschnitt durch ein Elektrolysebecken, und

F i g. 2 das Becken gem. F i g. 1 in der Draufsicht, teilweise geschnitten.

In F i g. 1 ist in einem vertikalen Mittelschnitt ein mit Abwasser gefülltes Becken 1 dargestellt, welches auf Füßen 2 steht In dem nach unten gewölbten Boden 35 ist ein Abfluß 30 für das gereinigte Abwasser vorgesehen. Im Inneren dieses bevorzugt aus Stahlblech aus korrosionsfestem Stahl geschweißten Beckens befindet sich die eigentliche Elektrodenbaueinheit 3, welche abwechselnd aus — von außen nach innen gezählt — Kathoden 4 und Anoden 5 zusammengesetzt ist Die jeweils plattenförmigen Kathoden und Anoden haben gleiche Form und Größe und sind deckungsgleich und mit gleichen Abständen ihrer Oberflächen parallel nebeneinander angeordnet Gegen Verdrehung lim eine senkrecht zur Plattenebene der Elektroden verlaufende Achse sind sie kippsicher aufgenommen zwischen Stangen 6, 7, 8, die jeweils senkrecht zu den die Elektroden bildenden Platten verlaufen und ein Einschieben der Elektrodenbaueinheit 3 von oben zwischen beidseits angeordneten Stange 6,8 bis zur Auflage auf einer an der Unterseite der Platten angeordneten Stange 7 ermöglichen. Die die Elektroden bildenden Platten besitzen einen einfachen rechteckigen Zuschnitt, wobei lediglich die Kathoden 4 Öffnungen 9 zur Aufnahme von federnden Körpern 22 (F i g. 2) und außerdem seitlich vorspringende Laschen 11 für den Anschluß von elektrischen Leitungen 14 aufweisen. Die Kathoden bestehen bevorzugt aus legiertem ausienitischem Stahlblech in einer Stärkv. von etwa 3 bis 4 mm; die Anoden bestehen bevorzugt aus einfachem Eisenbledh, wobei jedoch abhängig von der Art der auszuflockenden Schadstoffe auch andere Werkstoffe wie Zink oder Aluminium in Frage kommen. Die Stärke der Anodenplatten beträgt im Neuzustand etwa 15 mm; durch den Betrieb der Elektrolyseanlage und die damit verbundene Ionenabsonderung der Anoden verringert sich deren Stärke zunehmend, wobei sie etwa bei einer Reststärke von 2 mr/t ausgetauscht werden müssen. Die zu reinigende Flüssigkeit wird mittels zweier Rührwerke 12 umgewälzt, wobei infolge gegenläufiger Drehrichtung derselben eine Strömungswalze um eine auf der Papierebene senkrecht stehende Achse entsteht Die Antriebswellen der beiden Rührwerke 12 verlaufen horizontal durch die Seiten-

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wände des Beckens 1, wo sie jeweils mittels Stopfbuchsen 13 abgedichtet sind.

In Fig. 2 ist die Zusammensetzung der Elektrodenbaueinheit 3, abwechselnd aus Anoden 4 und Kathoden 5, dargestellt. Der Kathodenstrom wird über ein Stromkabel 34 einer Anschlußklemme 15 zugeführt, welche dichtend in einer Bohrung der seitlichen Beckenwand sitzt und gelangt über eine ebenfalls flexible Verbindungsleitung 16 zur nächstliegenden Kathode. Die Kathodenbleche sind an den seitlich vorspringenden Laschen 11 mittels flexibler elektrischer Leitungen 14 miteinander verbunden.

Der Anodenstrom wird ebenfalls über eine dichtend in einet Bohrung der seitlichen Beckenwand sitzende Verbindung in Form eines Verstellorgans 17 geleitet. Das Verstellorgan 17 ist ein elektrisch leitendes Teil; an seiner Außenseite trägt es ein Kupplungsstück 18 für den Anschluß einer (nicht gezeichneten) Kurbel. Durch Verdrehen des Kupplungsstücks 18 läßt sich ein in das Innere des Beckens hineinragendes Versteiiteii is z. B. in Form einer Spindel, in Richtung des Doppelpfeils B verstellen. Das Verstellteil 19 ist mittels einer Stopfbuchse 33 abgedichtet und trägt an seinem freien Ende eine Stützfläche 20, auf welcher sich die Schraubenfeder 21 eines federnden Körpers abstützt. Der federnde Körper 22 ist zur umgebenden Flüssigkeit hin isoliert durch eine elastische Hülle 23, an deren Außenseite eine ringförmige Fassung 24 ausgebildet ist. In einer umlaufenden Nut der Fassung 24 ist ein Kathodenblech im Bereich der Bohrung 9 aufgenommen. Die Leitung des Anodenstroms erfolgt also über das gegenüber der Bekkenwand abgedichtete und elektrisch isolierte Verstellorgan 17, nämlich via Stromkabel 35, Verstellteil 19 und über die Schraubenfedern 21, deren äußere mit ihrem der Stützfläche 20 gegenüberliegenden Ende direkt an einer äußeren Anode 5 anliegt. Gleiche federnde Körper 21 sind zwischen sämtlichen Anoden 5 angeordnet

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einheit 3 durchgehende Strombrücke für die Anoden 5.

Auf der gegenüberliegenden Beckenwand ist ein Stützteil 25 vorgesehen, welches ebenfalls elektrisch isoliert und abgedichtet in einer Bohrung der Beckenwand sitzt, und an welchem eine Stützfläche 26 zur Aufnahme der Schraubenfeder 21 des zugeordneten federnden Körpers 22 ausgebildet ist.

Entsprechend der fortschreitenden Abnutzung der Anodenbleche im Laufe des Betriebs der Elektrolyseanlage ist es durch Betätigung des Verstellorgans 17 möglich, den Abstand zwischen den gegenüberliegenden Stützflächen 20,26 zu verkleinern. Dabei werden die federnden Körper 22 zusammengedrückt, so daß sich der Abstand zwischen Anoden und Kathoden entsprechend verkleinert. Auf diese Weise gelingt es, diesen Abstand während der Lebensdauer der Anoden etwa gleich groß zu halten, wodurch eine Verminderung des elektrolytischen Wirkungsgrads im Zuge des Betriebs der Anlage vermieden wird. Gleichzeitig ergibt die beschriebene Verstellung der Elektrodenbleche die Möglichkeit, verhältnismäßig starke Anodenbleche zu verwenden, die in entsprechend großen Zeitabständen auszutauschen sind. Stärkere Anodenbleche ergeben auch eine bessere Materialausnutzung, da der Abbau der Anodcnbleche nur bis zu einer bestimmten Blechgrö3e möglich ist, damit die verbrauchten Anoden noch ohne zu zerfallen aus dem Bad gezogen werden können.

Die Verstellung des Abstands zwischen den Stützflächen 20, 26 kann selbstverständlich auch im Zuge des Betriebes der Elektrolyseanlage automatisch erfolgen. Wesentlich ist, daß dabei infolge der Elastizität der federnden Körper sämtliche Eiektrodenabstande untereinander gleich gehalten werden. Für einen Elektrodenbausatz ist es vorteilhaft, drei Reihen von federnden Körpern, wie durch die öffnungen 9 in Fi g. 1 angedeutet, zu verwenden, wobei es selbstverständlich ausreicht, wenn nur eine Reihe als Leiter für den Anodenstrom ausgebildet ist. Grundsätzlich kann im Rahmen der Erfindung der Anodenstrom aber auch ähnlich dem Kathodenstrom durch gesonderte elektrische Verbindungen zugeführt werden, so daß sich die Aufgabe der federnden Körper allein auf die Nachstellung der Elektrodenbleche und deren Verbindung beschränkt.

Ein wesentlicher Gesichtspunkt der beschriebenen Anordnung besteht schließlich noch darin, daß dessen Bauteile an keiner Stelle den in Fig. I angedeuteten Flüssigkeitsspiegel 27 unterbrechen. Auch aus diesem Grund sind die Rührwerke 12 mit horizontalen Drehachsen unter der Flüssigkeitsoberfläche angeordnet; der

sehen Anschlüsse ist ebenfalls unter der Flüssigkeitsoberfläche angeordnet. Dadurch kann der sich an der Flüssigkeitsoberfläche ausbildende Schlamm auf einfache Weise mittels einer horizontal in Richtung des Doppelpfeils 31 bewegbaren Abstreichleiste 32 abgezogen werden, woraus sich ein erheblicher Bedienungsvorteil ergibt. Zweckmäßig taucht auf einer Seite des Beckens 1 eine Blechschürze 28 in die Flüssigkeit; der Schlamm gelangt mittels der Abstreichleiste 32 auf die Blechschürze 28, welche eine Schlammauffangrinne 29 aufweist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Abwasser-Elektrolyseanlage, bei welcher ein Satz plattenförmiger, mit engem gegenseitigen Abstand abwechselnd angeordneter Anoden und Kathoden in ein Becken mit dem zu behandelnden Abwasser taucht, dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden (5) gegenseitig mittels federnder Körper (22) abgestützt sind, wobei die äußeren Anoden gegenüber Stützflächen (20,26) des Beckens (1) mittels weiterer federnder Körper (22) ebenfalls abgestützt sind, und

daß die federnden Körper (22) durch öffnungen (9) in den Kathoden (4) hindurchgeführt sind, welche bezüglich der Anoden (5) in im wesentlichen gleichen Abständen an den federnden Körpern (22) gehalten sind, und

daß der Abstand zwischen den Stützflächen (20,26) verstellb^j- ist

2. Elektrolyseanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Beckenwand benachbarten Elektroden Kathoden (4) sind.

3. Elektrolyseanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der beiden Stützflächen (20) an einem in der Beckenwand gelagerten Verstellorgan (17) ausgebildet ist

4. Elektrolyseanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Federkörper (22) auf einer gemeinsamen Achse in *s.ner Reihe hintereinander angeordnet sind, und

daß wenigstens eine derartige Reihe von federnden Körpern (22) vorgesehen ist

5. ElektVolyseanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Anoden (5) und Kathoden (4) aus gleichgeformten Platten bestehen, die untereinander deckungsgleich zwischen quer zur Plattenebene verlaufenden Stangen (6, 7, 8) aus elektrisch isolierendem Werkstoff mit ihren Stirnflächen verschieblich geführt sind

6. Elektrolyseanlage nach Anspruch 1, daduich gekennzeichnet, daß die Kathoden (4) mittels an den Stirnseiten der sie bildenden Platten angeschlossener flexibler elektrischer Leitungen (14) miteinander verbunden sind.

7. Elektrolyseanlage, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Elektroden unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche (27) angeordnet sind, und daß die Stromzuführungen (bei 11, 14) ebenfalls unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche (27) durch die Beckenwand durchgeführt sind.

8. Elektrolyseanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Körper (22) jeweils eine Schraubenfeder (21) aus elektrisch leitendem Werkstoff umfassen, welche sich ein oder beidseitig an der bzw. den benachbarten Anoden (5) abstützt, über die Stützflächen (20, 26) mit dem Anodenstrom verbunden und von einer elastischen, elektrisch isolierenden Hülle (23) dichtend umgeben ist