DE3490677T

DE3490677T - Elektroagulator

Info

Publication number: DE3490677T
Application number: DE19843490677
Authority: DE
Inventors: Aleksandr Aleksandrovi&ccaron; Aksenko; Sergei Michailovi&ccaron; Esaulov; Vladimir Aleksandrovi&ccaron; Koljada; Michail Borisovi&ccaron; Charkov Manuilov; Arkadij Romanovi&ccaron; Mataev; Miron Migranovi&ccaron; Nazarian
Original assignee: Char'kovskij Motorostroitel'nyj Zavod "Serp I Molot"; Char'kovskij politechni&ccaron;eskij institut imeni V.I. Lenina, Char'kov
Priority date: 1984-03-14
Filing date: 1984-03-14
Publication date: 1986-03-13
Also published as: FI853855L; ATA906584A; FI853855A0; AT389296B; JPS61501436A; SE8505370L; FR2563207B1; SE8505370D0; WO1985004161A1; FR2563207A1; DE3490677C2

Description

Q / Q Π R 7 7 ELBKTROKOAGULATOR

(Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur Reinigung einer ν er schmutzt en Flüssigkeit, insbesondere betrifft sie Elektrokoagulatoren. Zugrundeliegender Stand der Technik Von den bekannten Einrichtungen zur Reinigung einer verschmutzten Flüssigkeit erfahren in der letzten Zeit Einriohtungen zur elektrochemischen Reinigung der Flüssigkeit, im besonderen Elektrokoagulatoren, immer mehr Verbreitung, welche Elektrokoagulations- und Elektroflotations-Reinigungsverfahren realisieren, »as sich durch ihre hohen technologischen Möglichkeiten erklärt.

Es sind Elektrokoagulatoren bekannt (L.A.Kulsky, F.L. Strokach u.a. "Ochistka vody elektrokoagulyatsiel^u(Wasserreinigung durch Elektrokoagulation", Kiev, 1978), bei denen der Prozeß der elektrochemischen Reinigung der Flüssigkeit sowohl in periodischer als auch in kontinuierlicher Betriebsweise durchgeführt wird. Periodisch arbeitende Elektrokoagulatoren enthalten vorwiegend ein Elektrolysebad mit einem in diesem untergebrachten System von löslichen Metallelektroden, welches Bad mit Stutzen für die Zuführung der verschmutzten und Ableitung der behandelten Flüssigkeit versehen ist. Die verschmutzte Flüssigkeit wird in einen solchen Elektrokoagulator unmittelbar dem Arbeite volumen, wo sich die löslichen Elektroden befinden, zugeführt, weshalb die Elektrodenzwischenräume ebenfalls mit der zu reinigenden Flüssigkeit ausgefüllt werden. Beim Anlegen einer Spannung an die Elektroden erfolgt die anodische Auflösung des Elektrodenmetalls mit dem Übergang in die Flüssigkeit eines Teils von Metallionen, beispielsweise Al^-^⁺, mit deren nachfolgender Hydrolyse in Wasser unter Bildung von sorptionsaktiven Teilchen von Metallhydroxid, insbesondere Al(OH)₅. Bei der Wechselwirkung der positiv geladenen Teilchen des Metallhydroxids mit den Schmutzstoff te liehen, die in der zu reinigenden Flüssigkeit enthalten und in der Regel negativ geladen sind, verliert das disperse System seine Beständigkeit, und die Teilchen koagulieren. Dabei bilden sich größere Teilohenaggregate,

die sich in der flüssigkeit abscheiden oder aufschwimmen und dann aus dem Elektrokoagulator entfernt werden· Bas gereinigte Wasser wird aus dem Apparat über einen Stutzen abgeleitet.

Jedoch ist gleichzeitig mit der Durchführung des Prozesses der Reinigung der verschmutzten Flüssigkeit Im besagten Elektrokoagulator eine Adsorption von Stoffen an der Oberfläche der löslichen Elektroden zu verzeichnen. Sie Adsorptions ge schwind igke It hängt von der Konzentration der Verunreinigungen in der Flüssigkeit ab: mit der Zunahme der Konzentration steigt die Geschwindigkeit an. Dies bewirkt die Entstehung einer erheblichen, aus Ablagerungen bestehenden Schicht an der dberfläohe der Elektroden, «as eine Hemmung α er anodischen Auflösung des Metalls und folglieh eine Senkung der Leistung des Elektrokoagulators bedingt. Außerdem hängt diese Erscheinung auch mit der zunehmenden Dicke der passivierenden Schicht an der Oberfläche der Elektroden hauptsächlich infolge des Metallhydroxide zusammen, was zu einer unrationellen Ausnutzung des Elektrodenmetalls führt.

Es ist ein Elektrokoagulator zur Reinigung einer verschmutzten Flüssigkeit bekannt (s. Uö-Pat ent schrift Nr. 5505188, Bl. 204-149, veröffentlicht im Jahre 1970), der eine Klärkammer und eine in dieser koaxial angeordnete Elektrokoagulationskammer, ein System von löslichen Elektroden und einen Stutzen für die Zuführung der verschmutzten Flüssigkeit enthält. Die verschmutzte Flüssigkeit wird zum System von löslichen Elektroden zugeführt, die sich in der ELektrokoagulationskammer befinden, wo in dieser Flüssigkeit beim Anlegen einer Spannung an die Elektroden Metallionen erzeugt werden» Hierbei wird Metallhydroxid gebildet, das die Teilchen der in der Flüssigkeit vorhandenen Verunreinigungen koaguliert· Die behandelte Flüssigkeit wird über die Elektrokoagulationskammer in die Klärkammer zugeführt, In welcher die Trennung der koagulierten Teilchenaggregate von der Flüssigkeit stattfindet. Im weiteren werden die gereinigte Flüssigkeit und die entstehenden Abfälle aus dem

Elektrokoagulator entfernt.

Bei diesem Elektrokoagulator 1st ebenfalls eine Adsorption von Stoffen an der Oberfläche der Elektroden und deren^Passivierung zu verzeichnen, die eine Senkung der Leistung dea ESLektrokoagulators und eine Vergrößerung des Verbrauchs an Metall der löslichen Elektroden bedingt.

Bekannt 1st ferner ein Elektrokoagulator zur Reinigung einer verschmutzten Flüssigkeit (UdSSR-Urheberschein Nr.644758, C 02 F 1/46, veröffentlicht im Jahre 1979)t der eine Klärkammer mit einer koaxial angeordneten vertikalen Elektrokoagulatlonskammer enthält, in deren unterem Teil ein System von löslichen Elektroden eingebaut ist. Ober den Elektroden igt ein Stutzen für die Zuführung der verschmutzten Flüssigkeit angebracht. Im unteren Teil der ELektro- koagulationskammer ist unter den Elektroden ein Stutzen für die Zuführung eines Elektrolyten angebracht. In der Klärkammer befindet sich ein Stutzen für die Ableitung der gereinigten Flüssigkeit. Dieser Elektrokoagulator kennzeichnet sich duroh hohe Wirtschaftlichkeit und Leistung dank der Zuführung der verschmutzten Flüssigkeit über dem System von löslichen Elektroden und dank Ihrer Vermischung dort mit dem Auf strom des Elektrolyten, welcher Im Elektrodenzwischenraum mit Metallhydrozid gesättigt wird. Bei einer derartigen Behandlung der verschmutzten Flüssigkeit in der KLektrokoagulationskammer nimmt der Adsorptionsgrad von Stoffen an der Oberfläche der Elektroden beträchtlich ab, weil der Elektrolyt, welcher zum System der löslichen Elektroden zugeführt wird, eine technisch reine Lösung ist und keine Teilchen von Verunreinigungen enthält.

Jedoch gestattet der bekannte Elektrokoagulator es nicht,die Ablagerung von Stoffen an der Oberfläche der löslichen Elektroden wegen des vorhandenen elektrischen Feldes um die Elektroden und der dadurch hervorgerufenen Elektrophorese der negativ geladenen Teilchen zu den Elektroden vollständig auszuschließen. Dies führt zur Vergrößerung der Behandlungszeit der Flüssigkeit und folglich zur Senkung der Leistung.

Offenbarung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen KLektrokoagalator zu sohaffen, dessen konstruktive Ausführung es gestatten würde, duroh Beseitigung der Adsorption von Stoffen an der Oberfläche der löslichen Elektroden die Leistung des fieinigungsprozessea der verschmutzten Flüssigkeit zu steigern und den Verbrauch an Elektrodenmetall durch vollständige Ausnutzung der sich bildenden Metallhydroxide bei der Auflösung der Elektroden zu verringern. Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Elektrokoagulator zur Reinigung einer verschmutzten Flüssigkeit, enthaltend eine Klärkammer mit einer koaxial angeordneten vertikalen Elektrokoagulationskammer, in deren unterem Teil ein System von löslichen Elektroden eingebaut ist, einen Stutzen für die Zuführung der verschmutzten Flüssigkeit, der über den Elektroden angebracht ist, einen Stutzen für die Zuführung eines Elektrolyten, welcher im unteren Teil der Elektrokoagulationskammer unter den Elektroden angebracht ist, und einen Stutzen für die Ableitung der gereinigten Flüssigkeit, der sich in der Klärkammer befindet, erfindungsgemäß mit Schirmgittern versehen ist, die zwischen dem System der löslichen Elektroden und dem Stutzen für die Zuführung der verschmutzten Flüssigkeit angeordnet sind.

Die vorgeschlagene Erfindung bietet die Möglichkeit, die Leistung des Elektrokoagulators um 7 bis 18 % zu steigern und den Verbrauch des Elektrodenmetalls entsprechend um 10 bis 14 % zu verringern. Überdies erlaubt diese konstruktive Ausfünrung des Elektrokoagulators, seine Abmessungen in Höhenrichtung bis um 15 % zu verringern und zugleich den Me-JO tallauf wand für seine Herstellung bis um 5 % zu vermindern·

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im folgenden wird das Wesen der vorliegenden Erfindung an einem Beispiel ihrer konkreten Ausführung und anhand einer beigefügten Zeichnung erläutert, in der die Gesamtansicht des erfindungsgemäßen Elektrokoagulators dargestellt ist. Beste Ausführungsvariante der Erfindung Der Elektrokoagulator enthält eine Klär kammer 1, in

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deren Innerem eine EL ektrokoagul at ions kammer 2 koaxial angeordnet ist, die als Rohr gestaltet 1st. Zwischen den Kammern 1 und 2 1st eine ringförmige Klärzone gebildet. Die Klärkammer 1 besitzt einen Stutzen 3 für die Ableitung der gereinigten Flüssigkeit und eine Rinne 4 für die Ableitung von sioh bildenden Abfällen aus dem Elektrokoagulator, welcher Stutzen im oberen Teil der Klärkammer 1 angebracht 1st.

Im unteren Teil der Elektrokoagulationskammer 2 ist ein System von löslichen Elektroden 5 eingebaut, das an eine (nicht gezeichnete) Gleichstromquelle angeschlossen ist. Über dem System der Elektroden 5 ist ein Stutzen 6 für die Zuführung einer verschmutzten Flüssigkeit in die Kammer 2 angebracht. Für die Zuführung eines Elektrolyten in die Elektrokoagulat ionskammer 2 1st ein Stutzen 7 vorgesehen, weloher in ihrem unteren Teil unter dem System der löslichen Elektroden 5 angebracht ist.

Im mittleren Teil der Elektrokoagulationskammer 2 sind zwischen dem System der löslichen Elektroden 5 und dem Stat- zen 6 für die Zuführung einer verschmutzten Flüssigkeit Schirmgitter 8 angeordnet, die an eine (in der Figur nicht gezeigte) autonome Speisungsquelle angeschlossen sind.

Der ELektrokoagulator arbeitet folgenderweise. Vor der Behandlung der verschmutzten Flüssigkeit füllt man den Innenraum des Elektrokoagulators über den Stutzen 7 mit einem reinen Elektrolyten, z.B. mit einem technisoh reinen Wasser, aus, worauf man den löslichen Elektroden 5 und den Schirmgittern 8 eine Spannung von den Speisungsquellen zuführt. Dabei schließt man das obere Schirmgitter 8 an den Minuspol der Spelsungsquelle an. Die H'öhe der den Schirmgittern 8 zugeführt en Spannung wird in Abhängigkeit von der Konzentration von Sohmutzstoffen geregelt: mit einer Erhöhung der Konzentration der Stoffe nimmt der' Spannungswert ebenfalls

ZU. :

Nach Ablauf einer gewissen Zelt nach der Stromzuführung zu den Elektroden 5 führt man dem Elektrokoagulator über den Stutzen 6 die versohmutzte Flüssigkeit zu, nährend man die

Elektrolytzufuhr in den Betriebszustand überführt.

Während der anodisohen Auflösung des Metalls der Elektroden 5 wird Metallhydroxid gebildet, welches duroh den Aufstrom des Elektrolyten in die Zone der Vermischung mit der versclimutzten Flüssigkeit geleitet wird. Hierbei bilden sioh infolge der Koagulation größere Teilchenaggregate der Verunreinigungen, die auf die Oberfläche der Flüssigkeit aufschwimmen. Diesen Prozeß begünstigt auch ein sich an den Elektroden entwickelndes Gas.

In der Klär kammer 1 findet die !Trennung der gereinigten Flüssigkeit von den entstehenden Abfällen statt, die mit Hilfe der Rinne 4 entfernt werden. Die gereinigte Flüssigkeit wird über den Stutzen 3 abgeleitet.

Während der Behandlung der verschmutzten Flüssigkeit in der Elektroagulationskammer 2 tragen die Schirmgitter zur Abstoßung der negativ geladenen Teilchen der Verunreinigungen nach oben bei und verhindern ihr Vordringen nach unten zur Oberfläche der Elektroden 5· Somit schließt die Konstruktion des erfindungsgemäßen Elektrokoagulators die Adsorption von Stoffen an der Oberfläche der löslichen Elektroden 5 praktisch vollständig aus, was durch die Anbringung der Schirmgitter 8 über dem genannten System der Elektroden 5 erreicht wird, welche Schirmgitter die Elektrophorese der geladenen Teilchen zu den Elektroden 5 verhindern, die durch das Vorhandensein eines elektrischen Feldes in der Elektrokoagulationskammer hervorgerufen ist. Hierbei werden die Teilchen der Verunreinigungen von den Schirmgittern 8 abgestoßen, denen das Potential derselben Polarität zugeführt wird, wie sie die Teilohen besitzen. Somit dringen die Teilchen der Verunreinigungen zur Oberfläche der Elektroden 5 nicht vor, was eine konstante und hohe Geschwindigkeit der anodisohen Auflösung des Metalls der Elektroden 5 gewährleistet. Infolgedessen bilden sich Teilchen des sorptionsaktiven Metallhydroxids, welche duroh den Auf strom des teohnisoh reinen Elektrolyten in die über den Elektroden 5 befindliche Zone der Vermischung mit der verschmutzten Flüssigkeit gefördert werden. Dabei

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wird das sich bildende Metallhydroxid vollständig ausgenutzt, was zur Verringerung des Verbrauchs an löslichen Elektroden führt. Dies trägt wiederum zur Erhöhung der Koagulationsgeschwindigkeit der Teilchen der Verunreinigungen und rolglich zur Steigerung der Leistung des ELektrokoagulators bei.

Gewerbliche Verwertbarkeit

Die Erfindung kann zur Reinigung einer Flüssigkeit angewendet werden, die mit mechanischen Stoffen, mechanischen Aufschwemmungen usw. verschmutzt ist.

Am zweckmäßigsten ist die vorliegende Erfindung zur Reinigung von mit Erdölprodukten, Polymeren und fetten verschmutzten Flüssigkeiten, beispielsweise von Abwässern anzuwenden, welche emuigierte öle, dispersionen von PoIymethylmetiiakrylat enthalten.

Claims

PATENTANSPRUCH

ELektrokoagulator zur Reinigung einer verschmutzten Flüssigkeit, enthaltend eine Klärkammer (1) mit einer koaxial angeordneten vertiKalen ELektrokoagulationskammer (2), in deren unterem Teil ein System von löslichen Elektroden (5) eingebaut ist, einen Stutzen (6) für die Zuführung der verschmutzten Flüssigkeit, der über den Elektroden angebracht ist, einen Stutzen (7) für die Zuführung eines Elektrolyten, welcher im unteren Teil der Elektrokoagulationskammer (2) unter den Elektroden (5) angebracht ist, und einen Stutzen O) für die Ableitung der gereinigten Flüssigkeit, der sich in der Klärkammer (1) befindet, dadurch gekennze ichnet, daß er mit Schirmgittern (8) versehen ist, die zwischen dem System der löslichen Elektroden (5) und dem Stutzen (6) für die Zuführung der verschmutzten Flüssigkeit angeordnet sind.