DE3011691C2 - Apparat zur elektrochemischen Abwasserreinigung - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet, daß

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4.4. die Rohrleitung (13) in einer horizontalen Ebene

drehbar ausgeführt ist, und
45. der Trichter (20) im ganzen über dem

Absetzraum (1) angeordnet ist, und daß
5. ein Luftinjektor (lft) zum Einsaugen des Schaumes in den Trichte. (20) und dessen Förderung innerhalb der Rohrleitung (13) bis zu

ihrem offenen Endstück
5.1. in der Rohrleitung (13) installiert ist.

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2. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Rohrleitung (13) zur Schaumabführung aus dem Absetzraum (1) ein in Form einer archimedischen Schraube ausgeführtes Einbauteil (22) untergebracht ist.

3. Apparat nach einem der Ansprüche 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem Schaumstandregler (23) ausgerüstet ist, dessen Geber (24) in dem Absetzraum (1) installiert ist und Stellmechanismus die Luftzufuhr an den Luftinjektor (19) in Abhängigkeit vom Schaumstand steuert.

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Die Erfindung betrifft Apparate zur elektrochemischen Abwasserreinigung, welche bei der Reinigung von durch organische, oberflächenaktive Stoffe, mechanische Schwebestoffe u. ä. verunreinigten Abwässern Verwendung finden können. &o

Ferner kann die Erfindung bei der Reinigung von durch Erdölprodukte verunreinigte Abwässer zum Einsatz kommen.

Dank ihrer hohen technologischen Möglichkeiten sind in der letzten Zeit Apparate zur elektrochemischen Abwasserreinigung insbesondere Apparate zur Abwasserreinigung, welche nach dem Elektroflotations- und Elektrokoagulationsprinzip funktionieren, vielseitig zu verwenden.

Es ist ein Apparat zur elektrochemischen Abwasserreinigung bekannt, welcher einen Absetzraum mit einer darin koaxial angeordneten Eiektrokoagulationskammer, eine Anordnung von Lösungselektroden, einen Zulaufstutzen für Abwasser, einen Ablaufstutzen für Klärwasser und eine Schaumaustragvorrichtung aufweist (siehe ζ. Β. US-PS 35 05 188).

Die Sdiaumaustragvorrichtung ist in diesem Apparat in Form eines rotierenden, im oberen feil des Absetzraumes angeordneten Abstreichers bzw. eines Bandgurtes mit darauf befestigten Schilden ausgeführt. Bei derartiger baulicher Gestaltung der Schaumaustragvorrichtung wird ein Teil von Schaumschwerfraktionen (freie Koagulate von Metallhydroxiden der Elektroden, Abwasserinhaltsstoffe usw.) vom Abstreicher in die in dem Absetzraum befindliche Flüssigkeit hineingetrieben, so daß, falls der Absetzraum eine geringe Höhe hat, diese Fraktionen von der nach unten stiömenden Flüssigkeit mitgenommen werden und in den Ablaufstutzen für Klärwasser gelangen, wodurch die Reinigungsgüte beträchtlich verschlechtert wird.

Es ist weiterhin ein Apparat zur elektrochemischen Abwasserreinigung bekannt (siehe SU-PS 6 44 378), welcher aus einem Absetzraum mit Ablaufstutzen für Klärwasser und Schlamm und einer in dem Absetzraum angeordneten ElektrokoagulationskamTier, die mit dem letzteren verbunden ist, besteht. Diese Kammer ist rohrförmig ausgeführt und enthält im unteren Teil eine Anordnung von Lösungselektroden. Das Abwasser wird der Elektrokoagulationskammer durch einen über der Elektrodenanordnung eingebauten Stutzen zugeführt. Die Schaumaustragvorrichtung ist im gegebenen Apparat in Form einer Rohrleitung ausgeführt, die an einem Ende einen unter der Elektrokoagulationskammer angeordneten Trichter aufweist und mit dem anderen Ende an den Schlammablaufstutzen angeschlossen ist.

Nachteil des beschriebenen Apparates ist die Tatsache, daß ein Teil des Schäumet durch den von dem Trichter und der Elektrokoagulationskammer gebildeten Spalt in den oberen Teil des Absetzraumes durchdringt.

Beim kontinuierlichen Betrieb sammelt sich hier eine beträchtliche Schaummenge an, was zur Bildung einer dichten Schaumschicht führt, die sich allmählich im Absetzraum absetzt. Demzufolge werden häufige Unterhaltungsarbeiten zur Räumung des verdichteten Schaumes aus dem Absetzraum benötigt, wodurch die Leistung des Apparates stark vermindert wird. So braucht man z. B. bei derartigen Apparaten mit einer Leistung bis 6 m'/Std. etwa 10 bis 15 Minuten je 1,5 bis 2 Retriebsstunden zur Räumung des verdichteten Schaumes.

Außerdem findet eine teilweise Absetzung von Abwasserinhaltsstoffen statt, die vom zum Ablaufstutzen fließenden Klärwasser fortbewegt werden und eine Verminderung der Qualität und Stabilität des Reinigungsvorganges hervorrufen.

Der ausgebildete Schaum zeichnet sich auch durch hohe thermodynamische Stabilität aus. So liegt z. B. die Schaumhaltigkeit praktisch in der Zeitspanne von 3 bis 5 Stunden. Unter Berücksichtigung dessen, daß der volumenmäßige Schauminhalt um das 5- bis lOfache größer ist als der des zu behandelnden Abwassers, muß der Schaum in Räume mit größerem Aufnahmevermögen abgeführt werden, wo er allmählich spontan bzw. durch Verwendung von speziellen Schaumverhütungs-

mitteln (mechanische, chemische u. a. Schaumverhüter) zerstört wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Apparat zur elektrochemischen Abwasserreinigung zu schaffen, in dem die Schaumaustragvorrichtung Iconstruktiv so ausgeführt ist, daß es möglich wird, durch kontinuierliche Schaumentfernung aus einem Absetzraum die Verdichtung des Schaumes zu verhindern und daraufhin die Stabilität des technologischen Reinigungsvorganges und die Leistung des Apparates zu erhöhen sowie seine spezifischen Betriebskosten herabzusetzen.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einem Apparat zur elektrochemischen Abwasserreinigung, bestehend aus einem Absetzraum mit Ablaufstutzen für Klärwasser bzw. Schlamm, welcher mit einer darin untergebrachten Elektrokoagulationskammer verbunden ist, in deren unterem Teil sich eine Anordnung von Lösungselektroden befindet und welche einen über den Lösungselektroden eingebauten Zulaufstutzen für Abwasser sowie einen Zuführungsstutzen für Elektrolyc aufweist und aus einer Schaumaustragvorrichtung zur Abführung aus dem Apparat -'es sicn während der Reinigung bildenden Schaumes, welche eine Rohrleitung zur Schaumabführung aus dem Absetzraum mit einem Trichter an einem Ende und einem offenen, an den Schlammablaufstutzen angeschlossenen, anderen Ende aufweist, die Rohrleitung zur Schaumabführung gemäß der Erfindung drehbar in einer horizontalen Ebene ausgeführt ist und der Trichter sich im ganzen über dem Absetzraum befindet wobei in der genannten Rohrleitung ein Luftinjektor zum Schaumeinsaugen in den Trichter und dessen Förderung innerhalb der Rohrleitung bis zu ihrem offenen Ende installiert ist.

Die beschriebene bauliche Gestaltung des Apparates gewährleistet eine kontinuierliche Abführung des dem Elektrokoagulationsraum zufließenden Schaumes aus dem Absetzraum. Infolgedessen sammelt sich der Schaum in dem Absetzraum nicht und es werden sogar Schwerfraktioren von Abwasserinhaltsstoffen in den Trichter der Schaumaustragvorrichtung eingesaugt und aus dem Apparat herausgeführt. Es erhöht sich die Stabilität der Abwasserreinigung und entfällt die Notwendigkeit der periodischen Schaumräumung, die in der bekannten Einrichtung durch ständige Schauman- *5 Sammlung in dem Absetzraum hervorgerufen wurde.

Es ist zweckmäßig, innerhalb der Rohrleitung zur Schaumabführung aus dem Absetzraum ein in Form einer archimedischen Schraube ausgeführtes Einbauteil einzubauen.

Das Vorhandensein des in Form der archimedischen Schraube abgeführten Einbcuteiles ermöglicht es, die Reibung des Schaumes an der Wandung der Rohrleitung zu erhöhen, die Aufspaltung von diesem in einzelne Bestandteile (Öl, Ljft, Wasser) hervorzurufen und folglich die volumenmäßige Schaummenge im Vergleich zu den mit dem Schaum abzuführenden flüssigen Produkten herabzusetzen.

Als zweckmäßig hat sich erwiesen, den Apparat mit einem Schaumstandregler auszurüsten, dessen Geber in dem Absetzraum installiert wird und Stellmechanismen die Luftzufuhr an den Luftinjektor in Abhängigkeit vom Schaumstand steuert.

Durch die Anwendung des Schaumstandreglers ist eine Herabsetzung des für die Schaumabführung notwendigen Energieaufwandes möglich, da gegebenenfalls der Luftinjektor fst dann eingeschaltet wird, wenn in dem Absetzraum eine hinreichende Schaummenge vorhanden ist Durch geeignete Einstellung eines derartigen Reglers kann man leicht erreichen, daß bei der Aufrechterhaltung einer notwendigen Reinigungsstabilität der Energieaufwand für Schaumabführung auf ein Minimum reduziert wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen erfindungsgemäßen Apparat zur elektrochemischen Abwasserreinigung im Schnitt;

F i g. 2 eine Ausführungsform der Schaumaustragvorrichtung im Schnitt, die eine weitere Erhöhung der Schaumdichte am Austritt des erfindungsgemäßen Apparates gewährleistet und

Fig.3 einen teilweisen Schnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Apparates, weiche eine Herabsetzung des für die Schaumabführung benötigten Energieaufwandes gewährleistet

Der in F1 g. 1 gezeigte Apparat zur elektrochemischen Abwasserreinigung besteht aus -linem zylinderförmigen Absetzraum 1 mit einer darin koaxial angeordneten rohrförmig ausgeführten Elektrokoagulationskammer 2. Zwischen dem Absetzraum 1 und der Elektrokoagulationskammer 2 ist eine ringförmige Absetzzone gebildet Im oberen Teil des Absetzraumes 1 ist ein Ablaufstutzen 3 für Klärwasser und im unteren Teil ein Ablaufstutzen 4 für Schlamm eingebaut.

In der ringförmigen Absetzzone ist eine Rohrtrennwand 5 untergebracht, die den Strömungsweg des gereinigten Abwassers in dem Absetzraum 1 verlängert Im oberen Teil des Apparates ist eine ringförmige Rinne 6 angebracht, die den Raum zwischen der Wandung des Absetzraumes 1 und der Trennwand 5 trennt. Die Rinne 6 befindet sich unter der Oberkante der Trennwand 5. In dem Absetzraum 1 ist ein übe.- der Rinne 6 eingebauter Stutzen 7 zur Schaumabführung vorgesehen.

Im unteren Teil der Elektrokoagulationskammer 2 befindet sich eine Anordnung 8 von Lösungselektroden, von denen ein Teil an die Plusklemme 9 und der andere an die Minusklemme 10 einer Gleichstromquelle (nicht gezeigt) angeschlossen ist. Ober dieser Elektrodenanordnung ist ein Zulaufstutzen 11 für Abwasser eingebaut.

Die Schaumaustragvorrichtung 12 weist eine Rohrleitung 13 auf, die in der Mitte an eine drehbare, in einem Deckel 15 des Absetzraumes 1 montierte Stütze 14 befestigt ist Die erwähnte Stütze 14 kann auf bekannte Art und Weise ausgeführt werden. Die Stütze 14 wird von einem Elektromotor (nicht gezeigt) zum Drehen gebracht und weist Kanäle 16, 17 und 18 zur Preßluftzuführung an den in der Rohrleitung 13 untergebrachten Luftinjektor 19 auf. Die Rohrleitung 13 weist einen unter dem Absetzraum 1 befindlichen Trichter 20 und ein gebogenes, offenes, über der ringförmigen Rinne 6 angeordnetes Endstück auf. Der Luftinjektor 19 und der Trichter 20 sind gegeneinander so angeordnet, daß bei Preßluftzufuhr an den Luftinjektor 19 der Schaum in den Trichter 20 eingesaugt und dann innerhalb der Rohrleitung 13 zu ihrem offenem Endstück gefördert wird.

F i g. 1 zeigt eine der Ausführungsformen des Apparates, der auch eine andere bauliche Gestaltung aufweisen kann. So kann z. B. die Trennwand 5 kurzer ausgeführt werden, gegebenenfalls wird von ihrem oberen Teil und de-- ringförmigen Rinne 6 ein L-förmiger Flansch gebildet.

Zur Elektrolytzufuhr in die Elektrokoagulationskammer 2 ist ein unter der Anordnung 8 von

troden eingebauter Stutzen 21 vorgesehen.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird innerhalb der Rohrleitung 13 ein in Form einer archimedischen Schraube ausgeführtes Einbauteil 22 (Fig. 2) untergebracht, um die Effektivität der ^ Schaumabführung auf Kosten der Herabsetzung seines volumenmäßigen Gehaltes im Schaumkondensai zu erreichen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Apparat mit einem Schaumstandregler 23 (Fig. 3) |₀ zur Herabsetzung der Energiekosten für die Schaumabführung ausgerüstet, dessen Geber 24 in dem Absetzraum 1 und Stellmechanismus, beispielsweise ein Elektromagnetventil 25. in der Rohrleitung 26 für Preßluftzuführung an den Luftinjektor 19 installiert sind, ι -, Der Apparat funktioniert wie folgt.
Vor der Abwasserbehandlung wird die Elektrokoagulationskammer 2 mit reinem Elektrolyt (technisch reines Wasser mit geringen Zugaben von HCI und NaCI) gefüiit, wonach an die Lösungseiektroden S Spannung angelegt wird und nach einer Zeitspanne von 25 bis 30 s dem Apparat durch den Zulaufstutzen 11 das Abwasser zugeführt wird. Das Abwasser fließt in die Elektrokoagulationskammer 2 ein und verteilt sich dort gleichmäßig-

Im Laufe der anodischen Auflösung der Elektroden bilden sich Metallhydroxide, die samt den Gasbläschen (Wasserstoff und Sauerstoff) nach oben aufschwimmen. Metallhydroxide rufen dabei die Koagulation von kolloiddispersen Abwasserinhaltsstoffen mit einer BiI- _J0 dung von makroskopischen Partikeln dieser Stoffe hervor. Im weiteren werden diese Partikel von Gasbläschen zur Oberfläche der Elektrokoagulationskammer2flotiert.

Das auf solche Art und Weise behandelte Abwasser gelangt samt den Teilchen in die Zone des Absetzraumes 1, wo im oberen Teil des Raumes seine Aufspaltung in öl-. Schaum- und Klärwasserschicht stattfindet. Der Schaum wird unter Einwirkung der Injektion lurch den Trichter 20 in die Rohrleitung 13 eingesaugt, in der er sich im Laufe der Förderung in öl- und Wasserschicht aufspaltet. Er fließt dann zuerst in die Rinne 6 ab und gelangt weiterhin in den Stutzen 7 zur Schaumabführung. Während der Drehung der Rohrleitung 12 wird vom Trichter 20 der Schaum von der ganzen Oberfläche des Absetzraumes 1 gesammelt. Durch den Luftstrahl aus dem Injektor 19 wird der Schaum zerstört, wodurch dessen Volumen stark vermindert wird.

Im weiteren läßt man dieses .Schaumkondensat in einzelnen Räumen abstehen. Das Klärwasser fließt durch den Ablaufstutzen 3 ab. Der im Absetzraum I angesammelte Schaum wird durch den Abiaufstutzen 4 abgeführt.

Bei Vorhandensein des Einbautciles 22 (F i g. 2) in der Rohrleitung 13 wird der Schaum beim Durchfließen zur Rotation gebracht. Infolge der Reibung an der Wandung der Rohrleitung 13 und der Schraubenoberfläche des Einbauteiles 22 verstärkt sich die Schaumzerstörung und seine Aufspaltung in eine öl- und eine Wasserschicht, die wie oben beschrieben, in die ringförmige Rinne 6 gelangen. Nach Austritt aus dein Apparat werden die Schaum/crstörungsproduktc einem gesonderten Behälter /um Abstehen zugeführt.

In einer Ausführungsform der Erfindung, die die Anwendung eines Schaumstandreglers 23 (Fig. 3) voraussetzt, spricht beim Ansammeln einer bestimmten Schaummenge in dem Absetzraum 1 der Geber 24 des Reglers an, infolgedessen der letztere mittels eines Elektromagnetventils 25 die Preßluftquclle (nicht gezeigt) an den Luftinjektor 19 anschließt. Beim Senken des Schaumstandes in dem Absetzraum 1 unter eine vorgegebene Höhe gibt der Geber 24 ein entsprechendes Signal an den Regler 23 ab, der die Luftzufuhr an den Luftinjektor 19 einstellt.

Der Versuchsbetrieb des erfindungsgemäßen Apparates bewies seine hohe Betriebssicherheit: der Arbeitsaufwand für die Instandhaltung des Apparates wurde im Durchschnitt um 8—10% herabgesetzt. Der Apparat bedurfte keiner zusätzlichen Unterhaltung zur Schaumentfernung.

Die Unterbringung des schraubenförmigen Einbauteiles in der Rohrleitung zur Schaumabführung gewährleistet eine hohe Effektivität der Schaumzerstörung: der volumenmäßige Schaumanfall im Kondensat beträgt einen Wert von höchstens 0,15 des Volumens seines flüssigen Anteiles, was eine !5- bis 20fache Herabsetzung bedeutet und eine weitere Behandlung des Schaumkondensates ausschließt.

Das Vorhandensein eines Schaumstandreglers ermöglicht eine wesentliche Herabsetzung der Energiekosten für die Schaumabführung. So hat der Versuchsbetrieb eines Modells des vorliegenden Apparates bei der Reinigung von verbrauchten Kühl-Schmier-Flüssigkeiten mit einer Konzentration von Inhaltsstoffen von 1600 bis 3200 mg/I erwiesen, daß der Preßluftbedarf um 27 bis 30% vermindert wurde.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Apparat zur elektrochemischen Abwasserreinigung, bestehend aus

1. einem Absetzraum, welcher

1.1. einen Ablaufstutzen für Klärwasser und
ISL einen Ablaufstutzen zur Schlammräumung aufweist,

2. einer Elektrokoagulationskammer, welche 2.1. im Absetzraum untergebracht und mit diesem verbunden ist, sowie

22. einen Zulaufstutzen für Abwasser und

23. einen Zulaufstutzen für Elektrolyt aufweist,

3. einer Anordnung von Lösungselektroden, die 3.1. sich im unteren Teil der Elektrokoagulationskammer und dem Abwasserzulaufstutzen befin-

, det,

4. einer Schaumaustragvorrichtung zur Abführung aus dem Apparat des während des Reinig jngsvorganges entstandenen Schaumes, die

4.1. eine Rohrleitung zur Schaumabführung aus dem Absetzraum mit

4.2. einem Trichter und 43. einem offenen Endstück, das an den Schlammablaufstutzen angeschlossen ist, enthält,