DE3024272C2 - Anlage zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs. jo

Eine solche Anlage kann für die Reinigung von mit organischen £ offen, mechanischen Schwebestoffen, oberflächenaktiven Stoffen u. ä verunreinigten Abwässern verwendet werden, wobei sie für die Reinigung von mit Polymeren und Erdölprodukten verunreinigten j5 Flüssigkeilen, wie öl- und fetthaltigen Abwässern, besonders zweckmäßig verwendbar ist.

Es ist eine Anlage zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung bekannt (SU-PS 4 07 844). welche eine Absetzkammer enthält, die mit einer innerhalb der Absetzkammer aufgestellten Eleklrokoagulationskammer verbunden ist. Die Elektrokoagulationskammer weist Lösungselektroden und einen unter den Elektroden angeordneten Stutzen zur Zuführung von Schmutzwasser auf. Die Absetzkammer enthält einen Stutzen zur Abführung von Klarwasser. Während der Reinigung strömt das Schmutzwasser mit Elektrolysezusätzen (HCI. NaCI) durch die Lösungselektroden. welchen Strom zugeführt wird. Dabei entstehen Hydroxide des Metalls der Lösungselektroden. durch weiche die in dem zu reinigenden Schmutzwasser enthaltenen Beimengungen koaguliert werden. Aus der Elektrokoagulationskammer gelangt das zu reinigende Schmutzwasser in die Absetzkammer, wo sich Schaum und Schlamm von dem Schmutzwasser trennen, wonach der Schaum, der Schlamm und das Klarwasscr getrennt abgeführt werden.

Indem das zu reinigende Schmutzwasser durch die Elektroden sirömt. werden jedoch die Elektroden verunreinigt, wodurch ein Passivwerden derselben beschleunigt und somit der Elektroenergieaufwand erhöht, die Reinigungsgüle beeinträchtigt und eine häufige Reinigung der Elektroden notwendig wird, demzufolge die Leistung der Anlage gesenkt wird.

Es ist auch eine Anlage bekannt (siehe JP-PS 52-14 397). in welcher die Elcktrokoiigulationskammer nur für die Koagulatbildung benutzt wird, wozu der Kammer Reinelcktrolyi zugeführt wird, während das Schmutzwasser in einer anderen Kammer gereinigt wird, welcher das /u reinigende .Schmutzwasser zugeführt wird, das mit dem Lleklrolu vermischt wird, der die aus der Elekiroktiaguhiikinskammer /ugeführten Koagulante enthält.

Durch eine solche bauliche Gestaltung der Anlage werden die Ablagerungen an tier Lleklrodenoberfläche erheblich reduzier!. Bei solcher Ausführung werden jedoch die Koagulations- und Flotationseigenschaften der Elektroden bedeutend schwächer ausgenutzt, da beim Überströmen des Elektrolyts aus der Elektrokoagulationskammer in die Absetzkammer die Koagulante (Hydroxide des Metalls der Lösungselektroden) und air der Oberfläche der Lösungseleklroden entstehende Gasbläschen zu einem Aggregat gekoppelt werden, wodurch deren spezifische Fläche verkleinert und somit die Koagulations- und Flotationseigenschafien gesenkt werden, was letzten Endes zu unproduktiven Elektrocnergieverlusten führt. Darüber hinaus wird für die Vermischung von Schmutzwasser und Elektrolyt zusätzliche Elektroenergie verbraucht.

Ferner sind Anlagen bekannt, die keine zusätzlichen Energieverluste für die Vermischung erfordern, da die Vermischung von Schmutzwasser und Elektrolyt in diesen Anlagen in einer Elektrokoagulationskammer vollzogen wird. Das Schmutzwasser wird der Elektrokoagulationskammer über einen über den Elektroden angeordneten Stutzen zugeführt, während der Elektrolyt durch die Elektroden strömt.

In diesen Anlagen verläuft die Schmutzwasserreinigung ohne Elek:-odenverunreinigung und mit einem hohen Nutzfaktor der Koagulante und Gasbläschen, so daß die Reinigungsleistung höher als in der vorstehend beschriebenen Anlage ist. So ist eine Anlage zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung bekannt (siehe SU-PS 6 44 738). welche eine Absetzkammer mit einem Stutzen zur Abführung von Klarwasser enthält, die mit einer innerhalb der Absetzkammer aufgesiellten und als ein Rohr ausgeführten Elektrokoagulalionskammer verbunden ist. in deren tirlerem Teil eine Anordnung der Lösungselektroden untergebracht ist und die mil einem über der genannten Anordnung der Lösungselektroden vorgesehenen Stutzen zur Zuführung von Schmutzwasser versehen ist. Bei dieser bekannten Anlage ist der Stutzen zur Zuführung von Schmutzwasser in einem solchen Abstand von den Elektroden aufzustellen, daß eine Elektrodenverunreinigung mit den im Schmutzwasser enthaltenen Beimengungen verhindert wird. So beträgt dieser Abstand beim Einsatz eines zylinderförmigen Stutzens I bis 7 J. worin ddcr Stutzendurchmesser ist.

Dieser bekannten Anlage haftet jedoch der Nachteil cn. daß die Koagulante und Gasbläschen im Innenraum der Elektrokoagulationskammer zwischen dem Stutzen zur Zuführung von Schmutzwasser und den Elekiroden sowie im Zwischenelektrodeiraum zu einem Aggregat gekoppelt werden, was durch die Wirbelung der Elektroljtströme verursacht wird. d. h.. daß bedeutende unproduktive Elektroenergievc-Iuste wegen der ungenügenden Ausnutzung der Koagulante und Gasbläschen auch in dieser Anlage paduuWcisen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur elektrochemischen Schmutzwasserrcinigung zu entwickeln, deren bauliche Gestaltung eine Senkung des Elektrocnergievcrbrauchs durch eine bessere Ausnutzung der Auflösungsprodukte der Elektroden sichert, welche die Koagulation und Flotation der in dem Schmutzwasser enthaltenen

Beimengungen fördern.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs gelöst.

Durch die Herabsetzung der Vermischungsintensitäl der durch die Elektroknagulaiionskammcr aufsteigen- > den Sehmutzw asserströme wird die Zusammenballungsiniensität der Hydroxide des Metalls der Lösungsclcktroden (Koagulantc) und der an der Oberfläche der Elektroden entstehenden Gusbläschen (Flotaiionsicilchen) gesenkt. Dadurch wird die Leistungsfähigkeit der w Anlage zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung erhöht.

Um die Zusammenballungsiniensiiäi der Koagulationsteilchen und Gasbläselien im Raum über den Elektroden zu reduzieren, sollen zwischen den Eleklro- |-, den und dem Stutzen zur Zuführung von Schmutzwasser Trennwände aus Isolierstoff aufgestellt werden. Es ist zweckmäßig, die Trennwände derart anzuordnen, daß sie schlitzförmige Kanäle bilden, in welche die Elektrodenzwischcnräumc einmünden. _>o

Diese Trennwände können sowohl über den plattenförmigen als auch über den zylindertörmisen Elektroden aufgestellt werden. Am zweckmäßigsten i-i es,diese am oberen Rand der Elektroden zu befestigen.

Um die Zusammenballiingsintensität der Koagula- y, lionsteilchen und Gasbläschen im Zwischenelektrodenraum zu reduzieren, ist es erforderlich, die Anlage zur elektrochemischen Schmutzw asserreinigung mit zusätzlichen Trennwänden zu versehen, welche im Elektrodenzwischenraum aufgestellt werden und diesen in jo mehrere Vertikalkanäle teilen.

In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F-' ι g. I einen Schnitt durch die Anlage zur elektrochemischen Schmutzwasscrreinigung: j->

F i g. 2 die Einzelheit I von F-* i g. 1:

F ι g. 3 eine Anordnung der Elektroden mit den in den Elekirodenzwischenräumcn aufgestellten Trennwänden und

F ig.4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV gemäß F i g. 3.

Die Anlage zur elektrochemischen Schmutzwasscrreinigung (siehe Fig. I) enthält eine als ein Rohr ausgestaltete Elektrokoagulationskammer 1, in deren unterem Teil eine Anordnung von Lösungs-Platten- a; Elektroden 2. die beispielsweise aus Aluminium hergestellt sind, mit Trennwänden 3 aus Isolierstoff vorgesehen ist und die mit einem Stutzen 4 zur Zuführung von Schmutzwasser sowie mit einem Stutzen 5 /ur Zuführung von Elektrolyt versehen ist. Die m Elektrokoagulationskan.Tier 1 ist in einer Absetzkammer 6 aufgestellt, welche einen Stutzen 7 zur Abführung von Klarvasser. einen Strizen 8 zum Austragen von Schlamm sowie einen Stutzen 9 zur Abführung eines Teils von Klarwasser über eine Rohrleitung 10 in die 5"> Elcktrokoagulatio.iskammer 1 aufweist. Die Trennwände 3 sind an den Lösungselektroden 2 mittels Befestigungselementen It gesichert. Für die Stromzuführung zu den Elektroden sind Klemmen 12 vorgesehen. In F i g. I sind außerdem ein Mischer 13 zur Bildung von Elektrolyt, eine Pumpe 14 zur Zuführung von Elektrolyt /ur lilcktrokoägülaiiönskammcr I sowie eine Schaumaustragvorrichuing 15 dargestellt.

In Fig. 2 ist ein mögliches Ausführungsbeispiel der Befestigungselemente 11 gezeigi. t>5

In F i g. 3 ist die Anordnung der l.ösungselektroden 2 mit zusätzlichen Trennwänden 16 dargestellt, die in den Zwisehenelckirodenräumen aufgestellt sind und diese in mehrere Vertikalkanäle Yl teilen, die in lit;. 4 deutlich zu sehen sind.

Die Wirkungsweise der Anlage der elektrochemischen Schiiiiuzwasserreinigung besteht im folgenden:

Vor der Reinigung von Schmutzwasser werde» die Innenräume der I'lcktrokoagulationskammer I und der Absetzkammer 6 über den Stutzen 5 mit Elektrolyt (technisches Reinwasser mit einem niedrigen Gehalt an Salzsäure bzw. Natriumchlorid) gefüllt. Den Klemmen 12 wird Gleichstrom zugeführt, der über die LösungselektroQcn 2 und den Elektrolyt fließt und die Bildung von Alum'miumirihydroxid an der Oberfläche der Elektroden 2 und von Gasbläschen verursacht, welche in den oberen Teil der Elektrokoagulationskammer 1 aufwärtsflotiercn. 25 bis 30 s nach der Stromzuführung zu den Elektroden 2 wird der Elektrokoagulationskammer 1 über den Stutzen 4 Schmutzwasser zugeführt. Durch das Zusammenwirken von Schmutzwasser und Aluminiumtrihydroxid werden die in dem zu reinigenden Schmutzwasser enthaltenen Beimengungsteilchen koaguliert, zusammengeballt und danach mit Gasbläschen durch die Elektrokoa«ulationsf.<immer 1 aufwärts getragen. Das derart behandelte Schmutzwasser gelangt in die Absetzkammer 6. wo es in drei Schichten — Klarwasser. Schaum und Schlamm — getrennt wird. Der Schaum wird aus der Anlage mittels einer Schaunidustragvorrichiung 15. der Schlamm über den Stutzen 8. und das Klarwasser über den Stutzen 7 entfernt. Ein Teil von Klarwasser und Schlamm gelangt mittels der Pumpe 14 über den Stutzen 9 und die Rohrleitung 10 in den Mischer 13, welchem auch die erforderliche Menge an Salzsäure bzw. Natriumchlorid für die Bildung des Elektrolyts zugeführt wird, der danach über den Stutzen 5 in die Elektrokoagulationskammer 1 strömt.

Für die Reinigung von mit aufgelösten Öl. Fett und Erdölprodukten verunreinigtem Abwasser ist es /weckmäßig, während des Reinigungsvorgangs Salzsäure in das zu reinigende Abwasser einzuführen.

Durch die Anordnung der Trennwände 3 und Ie in der Anlage zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung wird die Zusammenballungsintensität der Hydroxide des Metalls der Lösungselektroden 2 (Koagulantc) und der Gasbläschen erheblich gesenkt, wodurch deren Nutzfaktor erhöht und der ElektroenergieaiKwand für die Reinigung gesenkt wird. Der Verbrauch an Elektroden 2 wird gesenkt und die Leistung der Anlage zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigiing gesteigert.

So wurden in einer Anlage mit einer zylinderförmigen Absetzkammer 6 mit einem Durchmesser von 1.0 m und einer Höhe von 1,2 m sowie einer als ein Rohr mit einem Durchmesser von 0,3 m und einer Höhe von 3.0 ίι ausgeführten Elektrokuagulaiionskammer 1. in deren u itei jtn Teil in einem Abstand von O.b m vom Stutzen 4 zehn Paare Plattenelektroden 2 aus Aluminium mit einer Gesamtarbeitsfläche von 3 m■' und je einem Anoden-Kathoden-Abstand von 12 mm befestigt waren. Trennwände 3 und 16 aufgestellt. Die Höhe der Trennwände 3 betrug 0.5 mm und deren Dicke unu Breite war der Dicke und Breite der Elektroden 2 gleich. Die Dicke der Trennwände 16 betrug j bis 4 mm. die Breite 12 mm und deren Höhe war die Hohe der Elektroden 2 mit den Trennwanden 3 gleich. Die Trennwände 16 waren in einem Abstand von 10 cm voneinander aufgehellt. Den Elektroden 2 wurde Gleichstrom mit einer Spannung von 12 V und einer Stromdichte von lOmA/cm' zugeführt. Es wurde eine

Kühl- und Sehniierflüssigkeii ohne jegliche Trennungsgrenzen gereinigt, welche hochkonzentriertes Abwasser mit einer bedeutenden chemischen Stabilität der Beimengungen ist. deren Gesamtmenge J bis 5 g/l betrug. Bei einem Llektrocnergicauiwand von 2.0 kWh/m' und einem Verbrauch an tllektrodenaluminium von 90 g/m¹ betrug die Leistung der Anlage 6,0 bis 7.OmVh. Der Gehalt an im Klärwasser enthaltenen Beimengungen betrug 18 bis 25 mg/1. Die Analyse der Schlammprobe ergab, daß 75 bis 80% des Aluminiumtrihydroxids, gemessen am Gesamtverbrauch desselben. ausgeiHil/t waren.

Die Kennwerte der bekannten Anlage (siehe SU-PS 6 44 7J8) bei der Reinigung von ähnlichen Abwässern ergaben:

F-'ine Leistung von 5.2 bis 6,0 m Vh.

einen F.lektrocncrgieaufwand von 2.5 kWh/m¹, einen Muminiumvcibrauch von 160 g/m¹.

Die Ausnutzung des Aluminiumtrihydroxids betrug 55 bis 60%.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anlage zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung. mit einer Absetzkammer mit einem Stutzen zur Abführung von Klarwasser, einer mit der ■-, Absetzkammer verbundene Elektrokoagulationskammer mit einer im unteren Teil der Elckirokoagulationskammer untergebrachten Anordnung von Lösungselektroden: einem über der genannten Anordnung der Lösungselektroden angeordneten u> Stutzen zur Zuführung von Schmutzwasser zur Elektrokoagulationskammer: einem unter der Anordnung der Lösungselektroden angeordneten Stutzen zur Zuführung des Elektrolytes zur Elektrokoagulationskammer. dadurch gekeηnzeich - n net. daß im unteren Teil der Elektrokoagulationskammer (1) Trennwände (3) aus Isolierstoff zwischen dem Stutzen (4) und den Lösungselektroden (2) so angeordnet sind, daß sie schlitzförmige Kanäle bilden, in welche die Elektrodenzwischenräume einmündpr* und daß ferner durch weitere Trennwände (16) in den Eiektrodenzwischenräumen mehrere Vertikalkanäle (17) gebildet werden.