DE3047301C2

DE3047301C2 - Vorrichtung zur elektrochemischen Abwasserreinigung

Info

Publication number: DE3047301C2
Application number: DE19803047301
Authority: DE
Inventors: Ljudmila F. Charkov &Scaron;am&scaron;a; Alexandr A. Axenko; Vladimir A. Koljada; Arkadij R. Matajev; Miron M. Nasarjan
Original assignee: CHAR'KOVSKIJ MOTOROSTROITEL'NYJ ZAVOD "SERP I MOLOT" CHAR'KOV SU; Char'kovskij Politechniceskij Institut Imeni Vi Lenina
Current assignee: CHAR'KOVSKIJ MOTOROSTROITEL'NYJ ZAVOD "SERP I MOLOT" CHAR'KOV SU; Char'kovskij Politechniceskij Institut Imeni Vi Lenina
Priority date: 1982-04-07
Filing date: 1980-12-16
Publication date: 1984-05-30
Also published as: DE3047301A1; CH650418A5; FR2496081B1; FR2496081A1; JPS57102283A; JPS5850559B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrochemischen Abwasserreinigung.

Die erfindung-gemäße Vorrichtung kann bei der Reinigung von durch organische, obr-flächenaktive Stoffe, mechanische Schwebstoffe u. ä. verunreinigten Abwässern Verwendung finden.

Am erfolgreichsten kann die vorliegende Erfindung bei der Reinigung von durch Erdölprodukte verunreinigten Wässern, wie z. B. Polymere, Öle und Fette enthaltende Abwasser, zum Einsatz kommen.

Dank ihren hohen technologischen Möglichkeiten sind in der letzten Zeit Vorrichtungen zur elektrochemischen Abwasserreinigung, die nach dem Elektroflotations- und Elektrokoagulationsprinzip funktionieren, vielseitig zur Verwendung gekommen.

Bekannt sind Vorrichtungen zur elektrochemischen Abwasserreinigung mit diskontinuierlichem oder kontinuierlichem Betrieb.

Es ist eine Vorrichtung zur elektrochemischen Abwasserreinigung bekannt (siehe SU-Urheberschein Nr. 4 07 844), die einen Absetzraum und eine im Absetzraum angeordnete und mit ihm verbundene Elektrokoagulationskammer aufweist. Die Elektrokoagulationskammer enthält eine Anordnung von löslichen Elektroden und einen unterhalb dieser Elektrodenanordnung eingebauten Zulaufstutzen für Abwasser. Der Absetzraum enthält einen Ablaufstutzen für Klarwasser. Während der Reinigung fließt das Abwasser mit Zusatzstoffen (NaCl. HCI) durch die löslichen Elektroden, welche unter Gleichstrom gesetzt werden. Dabei bilden sich Metallhydroxide, die die Koagulation der Abwasserinhaltsstoffe hervorrufen, Aus der Elektrokoagulationskammer gelangt das zu reinigende Abwasser in den Absetzraum, in dem der Schaum vom Wasser getrennt wird, wonach der Schaum und das Klarwasser getrennt abgeführt werden.

Da das Abwasser durch die Elektroden fließt, werden diese vom Abwasser verschmutzt, was deren Passivierung und folglich erhöhten Elektroenergieverbrauch sowie eine Verschlechterung der Reinigungsgüte, d. h. eine Senkung der Leistungsfähigkeit der Vorrichtung zur Folge hat

Es ist weiterhin eine Vorrichtung zur elektrochemisehen Abwasserreinigung bekannt (siehe Japan-PS Nr. 52-1 43 973), in dem einer Elektrokoagulationskammer ein Elektrolyt zugeführt und diese ausschließlich zur Gewinnung eines Flockungsmittels verwendet wird, wobei die Abwasserreinigung aber in einer anderen Kammer erfolgt, der das Abwasser, gemischt mit einem das Flockungsmittel enthaltenden Elektrolyt aus der Elektrokoagulationskammer, zugeführt wird.

Bei einer derartigen baulichen Gestaltung der Vorrichtung werden die Ablagerungen an der Elektrodenoberfläche wesentlich verringert. Es werden aber die Koagulations- und Flotationsmöglichkeiten der Elektroden beachtlich weniger ausgenutzt, da beim Elektrolytzulauf aus der Elektrokoagulationskammer in den Absetzraum die Vereinigung von Flockungsmitteln (Metallhydroxide, welche nach dem Auflösen der Elektroden entstehen) und auf der Oberfläche der Elektroden gebildeten Gasbläschen zu einem Aggregat stattfindet, wodurch deren spezifische Oberfläche und demzufolge auch das Koagulations- und Flotationsvermögen herabgesetzt werden.

Die genannten Faktoren beeinflussen negativ die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung, da ein erheblicher Teil der entstehenden Flockungsmittel und Gasbläschen während des Reinigungsvorganges nicht zum Einsatz kommt.

Es sind Vorrichtungen bekannt, in denen das Abwasser der Elektrokoagulationskammer durch einen oberhalb der Elektroden eingebauten Stutzen zugeführt und der Elektrolyt durch die Elektroden durchgelassen wird. In derartigen Vorrichtungen erfolgt die Abwasserreinigung praktisch ohne Verschmutzung der Elektroden, mit einer geringeren Verschlechterung deren Koagulations- und Flotationsvermögen und demzufolge mit einer höheren Leistung als die in dem obenbeschriebenen Vorrichtungen.

Es ist z. B. eine Vorrichtung zur elektrochemischen Abwasserreinigung bekannt (siehe SU-Urheberschein Nr. 6 44 738), die einen Absetzraum mit einem Ablaufstutzen für Klarwasser enthält, welcher mit einer darin angeordneten Elektrokoagulationskammer verbunden ist. Diese ist rohrförmig ausgeführt und enthält im unteren Teil eine Anordnung von löslichen Elektroden sowie einen über dieser Anordnung eingebauten Zulaufstutzen für Abwasser.

Der Zulaufstutzen für Abwasser soll in einem derartigen Abstand von den Elektroden angeordnet werden, daß die Möglichkeit ihrer Verschmutzung durch Abwasserinhaltsstoffe ausgeschlossen wird.

Beim Einsatz eines z.-B. zylinderförmigen Stutzens liegt dieser Abstand in einem Bereich von 1 d bis 7 d, wobei d — der Durchmesser des Stutzens ist.

Der Nachteil der beschriebenen Vorrichtung ist seine niedrige Reinigungsleistung sowie ein erhöhter Verbrauch an löslichen Elektroden und elektrischer Energie, insbesondere bei einer Behandlung eines stark verunreinigten Abv/assers (mit einem Gehalt an Abwasserinhaltsstoffen von 2000 mg/1 und höher). Eine derartige Abwasserreinigung wird bei einer hohen Stromdichte (von 1,5 bis 2,5 A/dm²) durchgeführt, dabei wird eine große Schaummenge entwickelt (30 bis 40% des behandelten AbwasEervolumens), in der das gute Sorptionsund Koagulationsvermögen aufweisende Metallhydroxid des Elektrodenmetalls enthalten ist (10 bis 15%). Das

Schaumprodukt wird aber in einer derartigen Vorrichtung nicht verwendet und im Maße dessen Ansammlung aus ihr entfernt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur elektrochemischen Abwasserreinigung zu schaffen, in der durch eine bessere Ausnutzung des eine erhebliche Flockungsniittelmenge enthakenden Schaumproduktes die Leistung der Vorrichtung erhöht und ihr spezifischer Elektroenergieverbrauch herabgesetzt wird.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einer Vorrichtung zur elektrochemischen Abwasserreinigung, bestehend aus einem Absetzraum mit Ablaufstutzen für Klarwasser bzw. Schlamm sowie einer im Absetzraum angeordneten und mit ihm verbundenen Elektrokoagulationskammer, die Zulaufstutzen für Abwasser bzw. Elektrolyt und eine utiter dem Zulaufstutzen für Abwasser angeordnete Anordnung von löslichen Elektroden aufweist, erfindungsgemäß in den Wänden der Elektrokoagulationskammer entlang deren Umfang und unterhalb des Wasserspiegels im Absetzraum Öffnungen angebracht sind, wobei die Vorrichtung zusätzlich Injektordüsen zum Zuführen wn mindestens einem Teil des Schaumes aus dem oberen Teil der Elektrokoagulationskammer in den oberen Teil des Absetzraumes enthält, die an eine Druckluftquelle angeschlossen sind, jeweils einen Ansaugstutzen für Schlamm aufweisen und in Wandöffnungen der Elektrokoagulationskammer eingehen.

Bei einer derartigen baulichen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch eine bessere Ausnutzung des an Flockungsmittel reichen Schaumproduktes die Leistung der Vorrichtung erhöht und ihr spezifischer Elektroenergieverbrauch herabgesetzt.

Es ist vorteilhaft, im Absetzraum unterhalb der Wandöffnungen der Elektrokoagulationskammer eine Anordnung von unlöslichen Elektroden aufzustellen, die zur Beschleunigung der Flotation von Beimengungen und Flockungsmitteln bestimmt ist, welche in dem aus der Elektrokoagulationskammer zufließenden Wasser enthalten sind.

Im weiteren wird die Erfindung an Hand eines konkreten Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert, es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur elektrochemischen Abwasserreinigung;

F i g. 2 eine Baugruppe A der F i g. 1 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III der F i g. 1 durch die Elektrokoagulationskammer in vergrößertem Maßstab.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur elektrochemischen Abwasserreinigung, wie sie in F i g. 1 dargestellt ist, besteht aus einem Absetzraum 1 und einer darin angeordneten Elektrokoagulationskammer 2. Gemäß der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist die Elektrokoagulationskammer 2 als ein vertikales Rohr mit einem offenen oberen Ende ausgeführt, welches im unteren Teil lösliche Elektroden 3 enthält. Über dieser Elektrodenanordnung ist ein Zulaufstutzen 4 für Rohabwasser eingebaut. Unter dem löslichen Elektroden 3 ist ein Zulaufstutzen 5 für einen Elektrolyt eingebaut.

Im oberen Teil des Absetzraumes 1 ist ein Ablaufstutzen 6 für geklärtes Wasser und im unteren Teil ein Ablaufstutzen 7 für Schlamm eingebaut.

Im Absetzraum 1 ist euie röhrenförmige Trennwand 8 aufgestellt, deren obere Stirnseite in einer Höhe mit dem offenen Ende der Elektrokoagulationskammer 2 liegt und deren untere Stirnseite mit dem Boden des Absetzraumes einen Ringspalt bildet, durch den das zu reinigende Wasser fließt. Zur Schaumentfernung kann eine bekannte Vorrichtung 9 verwendet werden.

Gemäß der Erfindung sind in den Wänden der Elektrokoagulationskammer 2 entlang dem Umfang, unterhalb des Wasserspiegels des Absetzraumes 1, Öffnungen 10 angebracht

Die Vorrichtung weist druckluftbetriebene Injektordüsen il auf (siehe auch Fig.2 und 3), durch welche wenigstens ein Teil des Schaumes aus dem oberen Teil der Elektrokoagulationskammer 2 in den oberen Teil des Absetzraumes 1 übergeführt wird. Die Injektordüsen It sind derart angeordnet, daß das Düsenende 12 jedes Injektors in eine der Öffnungen tO eingeht (Fig.3). Die Injektordüsen 11 (Fig. 1 und 3) werden durch eine Rohrleitung 13 an eine Druckgasquelle (nicht gezeigt) angeschlossen. Es ist zweckmäßig, als Druckgas Druckluft zu verwenden. Jede der 'njektordüsen 11 weist einen Injektorstutzen 14 zur üehaurr.cntnahme aus der Elektrokoagulationskammer 2 aut.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wie sie in F i g. 1 gezeigt ist, sind im Absetzraum 1 unterhalb der in den Wänden der Elektrokoagulationskammer 2 befindlichen Öffnungen 10 unlösliche Elektroden 15 und 16 angeordnet. Die Elektrode 15 wird an eine Plusklemme und die Elektrode 16 an eine Minusklemme einer Gleichstromquelle (nich* gezeigt) angeschlossen, jede Elektrode 15 und 16 kann als Lochscheibe aus einem rostfreien Stahl ausgeführt werden. Der Abstand zwischen den Elektroden 15 und 16 beträgt 10 bis 20 mm. Die angegebene Elektrodenpolung wird bevorzugt.

Die löslichen Elektroden 3 sind durch die Plusklemme 17 und die Minusklemme 18 in einem Gleichstromträger geschaltet.

Die Vorrichtung weist auch einen Stutzen 19 zum Abführen von nichtkoagulierten Aggregaten der Abwasserinhaltsstoffe und Hydroxide aus den Absetzraum 1 aui.

Die Vorrichtung arbeitet folgenderweise. Vor der Abwasserbehandlung werden die Elektrokoagulationskammer 2 und der Absetzraum 1 mit einem Elektrolyt (technisch reines Wasser mit geringen Zugaben von HCl und NaCl) gefüllt, wonach an die löslichen Elektroden 3 und die unlöslichen Elektroden 15 und 16 eine Spannung angelegt wird. Nach einer Zeitspanne (von 25 bis 30 s) wird das Abwasser der Vorrichtung durch den Zulaufstutzen 4 zugeführt. Das Abwasser fließt in die Elektrokoagulationskammer 2 und verteilt sich über deren Volumen. Gleichzeitig mit der Abwasserzugabe wird Onjckluft durch die Injektordüsen 11 zugeführt.

Im Laufe der anodischen Auflösung der löslichen Elektroden 3 wer-ien Metallhydroxide gebildet und Gasbläschen (Wasserstoff) entwickelt. Durch die Gasbläsehen werden die Metallhydroxide entlang der Elektrokoagulationskammer 2 nach oben flotiert. wobei sie sich mit dem zufließenden Abwasser vermischen und eine Fleckung der Abwasserinhaltsstoffe hervorrufen. Das auf solche Art und Weise behandelte Abwasser samt den Aggregaten der Abwasserinhaltsstoffe und Hydroxide fleßt durch die zwischen den Düsenenden 12 und den Wänden der Öffnungen 10 gebildeten Ringspalte in die mittlere Ζοπ2 des Absetzraumes 1 über, wo es unter der Wirkung der aus den Düsenenden 12 strömenden Druckluft über das gesamte Volumen des Absetz-

raumes 1 gleichmäßig verteilt wird. Gleichzeitig mit der Druckluft wird dem Absetzraum I durch den Injektorstutzen 14 und die Düsenenden 12 sich im oberen Teil der Vorrichtung ansammelnder und auch aktive Hydroxide enthaltender Schaum zugeführt. Der Schaum vermischt sich mit dem durch den Ringspalt zwischen den Düsenenden 12 und Wänden der Öffnungen 10 fließenden Wasser unt trägt zur zusätzlichen Flockung der Abwasserinhaltsstoffe sowie zur besseren Ausnutzung der Hydroxide bei.

Die in der Flüssigkeit enthaltenen nichtkoagulierten Aggregate von Abwasserinhaltsstoffen und Hydroxiden werden durch die an den Elektroden 3 entwickelten Gasbläschen nach oben flotiert und im Maße ihrer Ansammlung durch den Stutzen 19 abgeführt. Das geklärte Abwasser fließt durch ein von der vertikalen Trennwand 8 gebildetes Labyrinth des Absetzraumes 1 und wird durch den Ablaufstutzen 6 abgeführt. Ein Teil des geklärten Abwassers kann in den unteren Teil der Elekirukoaguiationskammer 2 zum Rückumiaut zuruckgeführt werden (nicht gezeigt).

Der sich im oberen Teil der Vorrichtung ansammelnde Schaum wird mittels der Vorrichtung 9 entfernt. Der im Absetzraum angesammelte Schaum wird durch den Stutzen 19 abgeführt.

Die experimentellen Untersuchungen der Vorrichtung haben gezeigt, daß infolge einer besseren Ausnutzung der Produkte der Elektrodenauflösung und des Koagulationsvermögens des während der elektrolytischen Behandlung des Abwassers gebildeten Schaumes jo die Reinigungsleistung um 15 bis 35% (der größere Wert bezieht sich auf Abwässer mit einer hohen Konzentration an Abwasserinhaltsstoffen) erhöht, der Verbrauch an Elektroenergie um das 1,25- bis l,4fache und an Elektroden um das 1,3- bis l,4fache herabgesetzt wird. Der Reinigungsgrad beträgt dabei 98,9 bis 99,4%.

Ferner führt die Anwendung der Preßluftzerstäubungsmeihode des Abwassers zur besseren Koagulation der restlichen Abwasserinhaltsstoffe, wodurch der Elektroenergieverbrauch der Anordnung an unlöslichen Elektroden um das 1,8- bis 2,0fache herabgesetzt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur elektrochemischen Abwasserreinigung, bestehend aus einem Absetzraum, welcher einen Ablaufstutzen für Klarwasser und einen Ablaufstutzen für Schlamm aufweist, einer Elektrokoagulationskammer, weiche im Absetzraum angeordnet und mit diesem verbunden ist, sowie einem Zulaufstutzen für einen Elektrolyt, einem Zulaufstutzen für Abwasser und einer Anordnung von löslichen Elektroden, die sich unter dem Zulaufstutzen für Abwasser in der Elektrokoagulationskammer befindet, dadurch gekennzeichnet, daß in den Wänden der Elektrokoagulationskammer (2) entlang des Umfanges und unterhalb des Wasserspiegels im Absetzraum (1) Öffnungen (10) angeordnet sind, in weiche an eine Druckluftquelle angeschlossene Injektordüsen (11), die mit in die Schaumschicht der Elektrokoagulationskammer (2) reichende Injektorslutzen (14) versehen sind, münden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unlösliche Elektroden (15, 16) unterhalb der öffnungen (10) im Absetzraum (1) angeordnet sind.