DE3031773A1 - Anlage zur elektrochemischen schmutzwasserreinigung - Google Patents

Anlage zur elektrochemischen schmutzwasserreinigung

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DE3031773A1
DE3031773A1 DE19803031773 DE3031773A DE3031773A1 DE 3031773 A1 DE3031773 A1 DE 3031773A1 DE 19803031773 DE19803031773 DE 19803031773 DE 3031773 A DE3031773 A DE 3031773A DE 3031773 A1 DE3031773 A1 DE 3031773A1
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Description

PATENTANWÄLTE
ZELLENTIN 22. August 1980
ZWEIBRÜCKENSTR. 15
8OOO MÜNCHEN 2 - J - P 83 651
Beschreibung 3031773
Die Erfindung bezieht sieb, auf Schmutzwasserreinigungsanlagen und betrifft insbesondere Anlagen zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung. Die Erfindung kann bei der Reinigung von durch organische Stoffe, oberflächenaktive Stoffe, mechanische Schwebestoffe u.a. verunreinigten Schmutzwässern Verwendung finden.
Am erfolgreichsten kann die vorliegende Erfindung bei der ■Reinigung von durch Erdölprodukte verunreinigten Flüssigkeiten, wie z.B. Polymere, Öle und Fette enthaltenden Abwassern, zum Einsatz kommen.
Dank ihren hohen technologischen Möglichkeiten finden in der letzten Zeit Ammer breitere An^endung>>Anlagen zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung, insbesondere Anlagen, die Elektroflotations- und Elektrokoagulationsverfahren der Soimmtzwasserreinigung verwirklichen, ^-/>
Bekannt sind Anlagen zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung mit diskontinuierlichem und kontinuierlichem Betrieb.
Es ist eine Anlage zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung bekannt (s. UdSSR-Urheberschein Nr.407844), die eine Absetzkammer und eine in dieser angeordnete und mit ihr verbundene Elektrokoagulationskammer aufweist, A/elche mit Elektrolyt gefüllt werden, uie Elektrokoagulationskammer enthält eine Anordnung Lösungselektroden und einen unterhalb dieser Elektrodenanordnung angeordneten Zulauf stutzen für Schmutzwasser. Die Absetzkammer enthält einen Ablauf stutzen für Klarwasser. Während der Reinigung fließt das Schmutzwasser mit elektroly-
BAD ORIGINAL
HGl
sierenden Zusatzstoffen (NaCl,) durch die Lösungselektroden, welchen elektrischer Strom zugeführt wird. Dabei kommt es zur Bildung von Hydroxiden des Metalls der Lösungselektroden, durch welche die Schmutzwasserinhaltsstoffe koaguliert werden. Aus der Elektrokoagulat ionskammer gelangt das zu reinigende Schmutzwasser in die Absetzkammer^ in welcher der Schaum von der Flüssigkeit abgetrennt wird, wonach der Schaum und das Klarwasser getrennt abgeführt werden.
Da das Schmutzwasser durch die Elektroden fließt, werden diese verschmutzt und deren Passivierung beschleunigt, wodurch die Erhöhung des Elektroenergieverbrauches sowie die Verschlechterung der Reinigungsgüte, d.h. die Senkung der Leistungsfähigkeit der Anlage, verursacht werden.
Ferner ist eine Anlage zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung bekannt (s. JA-PS Nr.52-14597), in welcher der Elektrokoagulationskammer reiner Elektrolyt zugeführt und diese ausschließlich zur Gewinnung von Koagulaten verwendet wird, die Schmutzwasserreinigung aber in einer anderen Kammer vor sich geht, der das Schmutzwasser, vermischt mit Koagula^te enthaltendem Elektrolyt aus der Elektrokoagulationskammer, zugeführt wird, einer
Bei/derartigen, baulichen Gestaltung der Anlage werden die
Ablagerungen an der Elektrodenoberfläche wesentlich verringert. Es werden aber die Koagulations- und Flotationsmöglichkeiten der Elektroden schlechter ausgenutzt, da während der Bildung der Koagulate und beim Überfließen dieses Koagulate enthaltenden Elektrolytes aus der Bl ekt ro koagulat ions kammer in die Absetzkammer die Koagulate (Metallhydroxide der Lösungselektroden und an der Oberfläche der Lösungselektroden entstehende
flotierende Gasbläschen) zu einem Aggregat gekoppelt werden, so-
rite.
durch deren spezifische Oberfläche und demzufolge auch Koagulations- und ii'lotationsfähigkeiten der Elektroden herabgesetzt werden.
Es ist eine Anlage zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung bekannt ^s. UdSSR-Urheberschein Nr. 644378), die eine Absetzkammer mit einer darin koaxial angeordneten Elektrokoagulationskammer aufweist. Die Anlage enthält einen ZuI auf stutzen für Schmutzwasser, einen Ablaufstutzen für Klarwasser und einen Zulaufstutzen für die Zuführung von Elektrolyt in die Eiektrokoagulat ionskammer.
Im unteren Teil der Elektrokoaguiationskammer sind Lösungs-
der
elektroden angeordnet, die unter/Wirkung von elektrischem Strom Metallionen erzeugen, welche sich mit Produkten der //asserhydrolyse verbinden und MeLallhydroxid bilden.
Dieses Metallhydroxid wird durch ^asbläschen aus dem Elektrodenawischenraum nach oben in die Öchmutzwasserzuführungszone der Elektrokoaguiat ionskammer flotiert, tritt in Wechselwirkung mit den Schmutzwasser inhalt sst offen und koaguliert diese zu Teilchenaggregaten, welche entlang der Elektrokoagulationskammer aufwärtsflotiert werden.
In derartigen Anlage11 werden die Schmutzwasser inliait sst of fe bei einer überschüssigen Menge der entstehenden Iuetallhydr oxide koaguliert. Ein Teil von diesen kommt nicht zur Wechselwirkung mit den Schmutzwasserinhaltsstoffen, wird mit dem entstehenden Schaum vermischt und aus der Anlage abgeführt. Ein anderer Teil der Metallhydroxide, ca. 7 bis 18%, die nicht in Y/e.chs el wirkung mit den Schmutzwasserinhaltsstoffen getreten sind, fließt
zusammen mit der Flüssigkeit aus der Elektrokoagulationskanmier in die Absetzkammer über, wird vom Strom der fließenden Flüssigkeit mitgenommen und aus der Anlage entfernt. Zusammen mit den Metalloxiden gelangt auch ein *Teil der Schmutzwasserinhaltsstoffe in die Absetzkammer.
Die Flüssigkeit fließt unmittelbar an der Oberfläche der Elektrokoagulabionskammer über und wird vorwiegend im unteren und mittleren Teil der Absetzkammer verteilt.
Durch das Vorhandensein von ca. IO bis 20 mg/1 an Metalloxide wird die Schmutzwasserreinigungsgüte beeinträchtigt und der spezifische Aufwand an Lösungselektroden und Elektroenergie erhöht *
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur elektrochemischen Schmutz?.'asserreinigung zu schaffen, durch deren bauliche Gestaltung infolge bessere^ ^chmutzwasserverteilung in der Absetzkammer bei gleichzeitiger Intensivierung der Flotation der in die Absetzkammer überfließenden Schmutzwasserinhaltsstoffe und ketallhydroxide der Lösungselektroden die Reinigungsgüte erhöht wird.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einer Anlage zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung, enthaltend eine Absetzkammer mit einem Ablaufstutzen für Klarwasser, die mit einer Elektrokoagulationskammer verbunden ist, welche einen Zulauf stutzen für Schmutzwasser und einen Zulauf stutzen für Elektrolyt enthält und iß deren unterem Teil sich eine Anordnung von LÖsungselekuroden befindet, erfindungsgemäß, im
halb
oberen Teil der Absetzkammer untei? der offenen Stirnseite der
Elektrokoagulationskanuner eine Anordnung unlösbarer Elektroden und über diesen ein Verteiler mit Öffnungen und Kanälen
π
ι ~
zum Überfließen der Flüssigkeit aus der Elektrokoagulat ions kammer in die Absetzkammer und zum Austritt von Schaum und Gas aus diesen angeordnet ist.
Durch Anordnung der unlösbaren Elektroden im oberen Teil
der Absetzkammer wird die Entwicklung von ^asbläschen gewähr-
der
leistet, \die Metallhydroxide und Reste von Schmutzwasser inhalt sstoff en, welche sich in der aus der Elektrokoagulat ionskammer in die Absetzkammer überfließenden Flüssigkeit befinden, an die Flüssigkeitsoberfläche zu Schaum flofciert, der danach aus der Anlage abgeführt wird.
Es ist vorteilhaft,den Verteiler aus zwei Zwischenwänden mit gleichmäßig verteilten Öffnungen auszuführen, in die Stut— zen zum Austritt vom sohaum und Gas aus der Absetzkammer eingebaut sind. Dabei wird eine der Zwischenwände oberhalb der offenen Stirnseite der Elektrokoagulationskammer angeordnet und weist eine über der Elektrokoagulationskammer befindliche Öffnung zum Austritt vom Schaum und Gas aus dieser Kammer auf. Die andere Zwischenwand wird unterhalb der offenen Stirnseite der Elektrokoagulationskammer angeordnet und weist zwischen den Stutzen gleichmaßig verteilte öffnungen zum Überfließen der Flüssigkeit aus der Elektrokoagulalionskammer in die Absetzkammer auf.
Durch Aufstellung eines derartigen Verteilers wird die gleichmäßige Verteilung der aus der Elektrokoagulationskammer überfließenden Flüssigkeit über den gesamten Querschnitt der Absetzkammer in dessen oberem Teil sowie der gleichzeitige Austritt aus dem Absetzraum des beim Überfließen der Flüssigkeit in diesen mitgebrachten Schaums gewährleistet.
Des weiteren wird die Erfindung unter Bezugnahme auf
BAD ORIGINAL
— ö —
Zeichnungen näher erläutert'. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Anlage zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung;
Fig. 2 eine baugruppe 1 nach Fig. 1 in vergrößertem Maust ab.
, Die Anlage zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung enthält eine El e kt r oko ag ul at ions kammer 1, die rohrförmig ausgeführt und in ihrem unteren Teil eine Anordnung von Lösungs-2
elektroden enthält, sowie einen Zulauf stutzen 3 für Schmutzwasser und einen Zulaufstutzen 4 für Elektrolyt aufweist.
Der Zulaufstutzen 5 für Schmutzwasser ist oberhalb der
2
Anordnung der Lösungselektroden und der Zulaufstutzen 4 für Elektrolyt unterhalb der Anordnung der Lösungselektroden 2 angeordnet. Der obere Teil der Elektrokoagulationskammer 1 geht in eine Absetzkammer 5 ein.
Die Absetzkammer 5 weist eine11 Ablauf stutzen 6 für Klarwasser und einen Ablauf stutzen 7 für den sich in dieser Kammer ansammelnden Schlamm auf.
Im oberen Teil der Absetzkammer 5 unterhalb der Stirnseite der Elektrokoaguiationskamuier 1 ist eine Anordnung unlösbarer Elektroden aufgestellt, die als Lochplatten 8,9 aus rostfreiem Stahl ausgeführt sind, von denen eine mit dem positiven und die andere mit dem negativen Spannungspol einer Stomquelle verbunden ist. Über dieser Anordnung ist über den gesamten Querschnitt der Absetzkammer 5 ein Verteiler aufgestellt, der zwei Zwischenwände 10 und 11 aufweist. Die obere
oberhalb
Zwischenwand 10 ist / der offenen Stirnseite der Elektrokoagulationskammer angeordnet und weist eine oberhalb der Elektrokoagulationskammer 1 ausgeführte Öffnung 12 zum Austritt
BAD ORIGINAL '
von entstehendem Schaum und Gas aus dieser auf.
halb
Die untere Zwischenwand 11 ist unter> der offenen Stirnseite der Elektrokoagulat ionskaamier 1 angeordnet und weist über ihre gesamte Fläche gleichmäßig verteilte Öffnungen 13 zum Überfließen der Flüssigkeit aus der Elektrokoagulationskammer 1 iii dIe Absetzkammer 5 auf.
Die obere und die untere Zwischenwand lü und 11 sind miteinander durch Stutzen 14 verbunden, die zwischen den Öffnungen 13 gleichmäßig verteilt sind und als Kanäle zum Austritt des durch die überfließende Flüssigkeit mitgenommenen und bei der Flotation der Schmutzwasser inhalt sst of fe entstandenen Schaums aus der Absetzkammer dienen.
Über dem Verteiler ist eine Vorrichtung 15 zum Entfernen von Schaum und üas aus der Anlage angeordnet. Die Vorrichtung 15 ist mit einem Ablaufstutren. 1.6 verbunden, durch den ein Teil der bei der Schmutzw asser auf spaltung abgeschiedenen Schmutzw as ser inhalt ε st off e , z.B. Öl, abgeführt wii'd.
Der Elektrolyt wird der Elektrokoagulationskammer 1 durch den Stutzen 4 mit Hilfe einer Ejektor vorrichtung 17 bzw. einer
Pumpe zugeführt. Als Elektrolyt kanu in einigen Fällen das aus der Anlage abgeführte Klarwasser verwendet werden.
Die Wirkungsweise der Anlage besteht im folgenden.
Die Elektrokoagulationskammer 1 und die Absetzkammer 5 ^erder
den mittels Vorrichtung 17 durch den Stutzen 4 mit Elektrolyt
(z.B. technisch reinem Wasser mit Zugaben von Salzsäure oder Natriumchlorid) gefüllt. An die Anordnung der LÖsungselektro-
2
den]und an die aus Lochplatten ö und 9 bestehende Anordnung
eine
unlösbarer Elektroden wird/elektrische Spannung angelegt.
BAD ORIGINAL
Ni/Cl2>5 bis 50 s wird das Schmutzwasser dar Elektrokoagulationskammer 1 durch den Zulauf stutzen 3 zugeführt, Der elektrische Strom fließt durch den Elektrolyt, löst die Elektroden auf und ruft die Bildung von Gas(Wasserstoff) an der Oberfläche der Elektroden 2 hervor, welches die Metallhydroxide aus dem Elektrodenzwischenraum in die Schmutzwasserführungszone aufwärtsflotiert. Durch die Metallhydroxide werden die kolloiddis-
unter
persen Schmutzwasserinhaltsstoffe / Bildung von makroskopischen Partikeln dieser Stoffe koaguliert. Im weiteren werden diese Partikel von Gasbläschen entlang der Elektrokoagulationskammer 1 aufwärtsflotiert und durch die Öffnung 12 als Schaum abgeführt.
Das auf solche Art und Weise behandelte Schmutzwasser samt Partikeln koagulierter Schmutzwasserinhaltsstoffe, Metallhydroxiden und Schaumreste fließt über die obere Stirnseite der Elektrokoagulationskanimer 1 in den Raum zwischen den Zwischenwänden 10 und 11 des Verteilers über. Die Flüssigkeit zerfließt auf der unteren Zwischenwand 11 und gelangt durch deren öffnungen 13> in die Absetzkammer 5, wo sie über deren gesamtem Querschnitt gleichmäßig verteilt wird. Während diese Flüssigkeit durch die aus den Lochplatten 8 und 9 bestehende Anordnung der unlösbaren Elektroden fließt, werden die in ihr enthaltenen Metallhydroxide, Überreste von Schmut zw asser inhalt sstoffen und. Schaum durch die von diesen Elektroden abgeschiedenen Gasbläschen aufwärtsflotiert, als Schaumprodukt nach oben
die
gefordert, durch,1 Kanäle der Stutzen 14 auf die obere Zwischenwand
der 10 heraufgeführt und von dort mittels Vorrichtung 15 aus der
Anlage entfernt.
BAO Q Ri Gi &'■*£..&-
Ό η ο λ η η ο _ 2.x _.
Der flüssige Teil des Schaumproduktes, z.B. 0I1 ssamiielt sich in der Absetzkammer 5 an der Flüssigkeitsoberfläche an und läuft durch deren Eigengewicht über den Stutzen 16 aus der Anlage ab.
Der während des Betriebs der Anlage aufgespeicherte Schlamm wird über den Stutzen 7 entfernt.
Bei der Eeinigung von Öle, Jette, Erdölprodukte^Polymere und oberflächenaktive Stoffe enthaltenden Abwässern ist es zweckmäßig, während deren Behandlung in das zu reinigende Schmutzwasser Elektrolyse zuzugeben, um die chemische Beständigkeit von Kolloiden und Emulsionen herabzusetzen.
In diesem Pail kann als der der ßlektrokoagulationskainmer 1 über den Stutzen 4 zugeführte Elektrolyt das aus der Absetzkammer 5 abgeführte Klarwasser verwendet werden.
Die Aufsteilung der Anordnung der unlösbaren Elektroden
und eines Verteilers im Absetzraum 5 erlaubtes, den Gehalt
an des Klärwassers an Beimengungen, darunter auch ι fcetallhydr oxiden, zu verringern und die Äeinigungsgüte zu erhöhen.
Beispielsweise wird in einer Anlage zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung, bestehend aus einer rohrförmigen Elektrokoagulationskammer mit einem Durchmesser von 0,3 m und einer Hohe von 3,0 m, in deren unterem Peil in einem Abstand von 0,6 m vom Zulaufstutzen 3 für üchmutzwasser zehn Paare Pl at te nelektroden 2 aus Aluminium mit einer gesamten Arbeitsfläche von 3 m angeordnet sind, vobei der Abstand zwischen der Kathode und der Anode jedes. Paares 10 mm beträft, und einer zylinderförmigen Absetzkammer 5 mit einem Durchmesser von 1 m und einer
der
Hohe von 1,2 m, injin einem Abstand von 0,5 m. unter der Stirnseite der Elektrokoagulationskammer 1 eine Anordnung un-
BAO ORIGINAL
lösbarer Elektroden aufgestellt ist, die als in einem Abstand von 12 mm voneinander angeordnete Lochplatten 8 und 9 aus rostfreiem ütahl gefertigt sind.
Über dieser Anordnung ist ein Verteiler aufgestellt, der aus zwei miteinander durch Stutzen 14 verbundenen Zwischenwänden IO und 11 besteht.
Der Anordnung der Lösungselektroden 2 wurde Gleichstrom
mit einer Spannung von 12 V und einer Dichte von IO mA/cm , und der Anordnung der unlösbaren Elektroden, Gleichstrom mit einer
1 2
Spannung von 12 V und einer Dichte von 6 mA/cm zugeführt. Es wurde Schmutzwasser gereinigt, welches eine hochkonzentrierte Schmier- und Kühlflüssigkeit mit einem Gehalt an Beimengungen von 3 bis g/l darstellt. Derartige Abwässer stellen eine durch verschiedene Emulgatoren stabilisierte Öl-in-Wasser-Emulsion dar, die eine erhebliche Zusammenballungsbestandicke it aufweist und sich im Laufe längerer Zeit nicht selbst aufspaltet. Bei einem Verbrauch an Elektroenergie von 2,0 tris 2,2 k#h/nr und einern. Verbrauch an Aluminimelektroden von 85 bis 100 h/nr betrug die Leistung der Anlage" 6,0 bis" 7,0"r/h. Das· Klarwasser enthielt 18 bis 25 mg/1 Be iü^igungen und-8 bis· 10= mg/l· Aluminiumhydroxide. . " " V ·. _.-,]'-;■ -'"" "" ;;'* "'■- '■ "τ--^< ,- ,
Das in der Anlage nach dem. TJdSSR-Urhebersche'in-.iFr.
gereinigte Schmutzwasser enthielt 45 bis 55^ mg/fl'Beimengungen und 27 bis 50 mg/1 Aluminiuoihydroxide. ■■'■■■ ^
Das auf diese Art und iffeise in der ;Anlage behandelte ,-Schmutzwasser wurde zwecks endgültiger Reinigung durch drei nacheinander angeordnete Filter mit einer jeweils 1,2 m, 1,0m und 0,8 m hohen Quarzsand auf füllung durchgeleitet.
BAD ORIGINAL

Claims (2)

ZELLENTl N ZWEIBRÜCKENSTR. 15 8OOO MÜNCHEN 2 Charkowskij motorostroitelnyj sawod 22. August 1980 "Serp i Molot" Charkow / UdSSR RZ/Os P 83 651 AWLAGE ZUR ELEKTROCHEMISCHEN SCHIVlUTZ-.VAoSER- PATENTANSPRÜCHE
1. Anlage zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung, enthaltend
eine Absetzkammer
mit einem Ablaufstutzen für Klarwasser,
eine Elektrokoagulationskammer, welche mit der Absetzkammer verbunden ist, sowie einen Zulauf stutzen für Schmutzwasser und einen Zulaufstutzen für Elektrolyt aufweist,
eine Anordnung von LösungaeleL;troden, die
im unteren Teil der Elektrokoagulationskammer aufgestellt sind j
dadurcn gekennzeichnet, daß im oberen Teil der Absetzkammer (5), unterhalb der Stirnseite der Elektrokoagulations-
BAD ORIGINAL
kammer Cl) eine Anordnung unlösbarer Elektroden (S), (9) und
oberhalb dieser Anordnung ein "Verteiler (10)i (11),(14) mit Öffnungen und Kanälen zum Überfließen der
Flüssigkeit aus der Elektrokoagulationskammer (1) in die Absetzkammer (5) und zum Austritt von Schaum und Gas aus dieser Kammer aufgestellt sind.
2. Anlage nach Anspruch !,dadurch gekennze ichnet, daß
der Verteiler aus zwei Zwischenwänden ClO), (11) mit gleichmäßig verteilten öffnungen und eingebauten Stutzen (14) zum Austritt von Schaum und Gas aus der Absetzkammer ausgeführt ist, wobei
(10) eine der Zwischenwände oberhalb der offenen
Stirnseite der Elektrokoagulationakammer (1) angeordnet ist und
eine über der Elektrokoagulationakammer (1) ausgeführte Öffnung (12) zum Austritt von 8Ghaum aus dieser Kammer (1) aufweist, und
die zweite Zwischenwand (11) unterhalb der offenen Stirnseite der Elektrokoagulabionskammer (1) angeordnet ist und
zwischen den Stutzen (IA-) gleichmäßig angeordnete Öffnungen (13) zum Überfließen der Flüssigkeit aus der Elektrokoagulationskammer Cl) in die Absetzkammer C5) aufweist.
BAD ORIGINAL
DE3031773A 1980-09-05 1980-08-22 Anlage zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung Expired DE3031773C2 (de)

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