DE3490702C2

DE3490702C2 -

Info

Publication number: DE3490702C2
Application number: DE3490702A
Authority: DE
Inventors: Efimov Vjaceslav Tichonovic; Nazarian Miron Migranovic; Esaulov Sergej Michailovic; Magidova Ljudmila Char'kov Su Michailovna
Original assignee: Char'kovskij Politechniceskij Institut Imeni Vi Lenina Char'kov Su
Current assignee: Char'kovskij Politechniceskij Institut Imeni Vi Lenina Char'kov Su
Priority date: 1984-04-27
Filing date: 1984-04-27
Publication date: 1988-07-28
Also published as: ATA906984A; DE3490702T; FI855145A; AT388366B; SE8506121L; WO1985005096A1; SE8506121D0; JPS61501963A; FI855145A0

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur Reini gung einer verschmutzten Flüssigkeit, insbesondere betrifft sie Apparate zur elektrochemischen Reinigung einer ver schmutzten Flüssigkeit.

Zugrundeliegender Stand der Technik

Von den bekannten Einrichtungen zur Reinigung einer verschmutzten Flüssigkeit finden in der letzten Zeit dank ihrer hohen technologischen Möglichkeit Apparate zur elek trochemischen Reinigung einer verschmutzten Flüssigkeit, im besondere Apparate, die Elektrokoagulations- und Elek troflotations-Reinigungsverfahren anwenden, immer mehr Verbreitung.

Es sind Apparate bekannt, die den Prozeß der elektro chemischen Reinigung einer verschmutzten Flüssigkeit in unterbrochener oder kontinuierlicher Betriebsweise durch führen, wobei die letzteren als aussichtsreicher gelten.

Es ist ein Apparat zur elektrochemischen Reinigung einer verschmutzten Flüssigkeit bekannt, der einen Absetz behälter mit Stutzen zum Austragen der gereinigten Flüssig keit und der sich bildenden Abfälle enthält, welcher eine in ihm gleichachsig angeordnete Koagulationskammer teil weise umfaßt, über der ein Schaumaufnehmer angebracht ist, während in ihrem unteren Teil sich ein Stutzen für die Zu fuhr eines Elektrolyten und lösliche Elektroden befinden, über denen ein Mischer mit einem Stutzen zur Einführung der verunreinigten Flüssigkeit in denselben angeordnet ist (siehe z. B. den Urheberschein Nr. 6 44 738, Klasse C 02 F 1/46, 1979). Die Koagulationskammer ist bei diesem Apparat mit in Höhenrichtung konstantem Querschnitt ausgeführt.

Bei einer solchen konstruktiven Ausführung der Koagu lationskammer, wo der Prozeß der Vergrößerung von in der Flüssigkeit enthaltenen Schmutzstoffteilchen vonstatten geht, wird eine beengte Bewegung von sich bildenden Teil chenaggregaten beobachtet, was zu ihrer teilweisen Zerstö rung bei Zusammenstößen infolge der flotierbaren Bläschen des sich an den löslichen Elektroden entwickelnden Ga ses führt.

Diese Erscheinung setzt die Leistung des Apparates herab, weil zur Erreichung eines vorgegebenen Reinigungs grades der Flüssigkeit es bei der Zunahme des Gehaltes von Verunreinigungen in ihr erforderlich ist, die Menge der zur Reinigung zugeführten verschmutzten Flüssigkeit zu verringern, da anderenfalls die zerstörten Teilchenaggre gate mit dem Strom der gereinigten Flüssigkeit mitgeris sen werden, was ihren Reinigungsgrad vermindert.

Bekannt ist auch ein Apparat zur elektrochemischen Reinigung einer verschmutzten Flüssigkeit (siehe z. B. den UdSSR-Urheberschein Nr. 9 14 506, Kl. C 02 F 1/46, 1982), der eine Absetzkammer mit Stutzen zum Austragen der gereinig ten Flüssigkeit und der Abfälle enthält, welche Kammer mit einer koaxial in ihr angeordneten Elektrokoagulationskam mer in Verbindung steht, in deren unterem Teil sich ein Stutzen für die Zuführung eines Elektrolyts und ein System von löslichen Elektroden befinden und die einen Stutzen für die Zuführung der verunreinigten Flüssigkeit in die genann te Kammer aufweist, welche oberhalb der löslichen Elektro den angeordnet ist, sowie eine Scheidewand besitzt, die zwischen der Absetz- und der Elektrokoagulationskammer angeordnet ist. Über der Elektrokoagulationskammer ist ein Schaumaufnehmer mit einem Luftinjektor zur Entfernung von Schaumabfällen aus dem Apparat montiert.

Die Scheidewand ist bei diesem Apparat zylindrisch ge staltet und parallel zu den Wandungen der Elektrokoagula tionskammer angeordnet. Hierbei wird eine gleichbleibende Bewegungsgeschwindigkeit der zu reinigenden Flüssigkeit in der Zone eingestellt, welche zwischen der Scheidewand und der Elektrokoagulationskammer eingeschlossen ist, was die Leistungssteigerung des Apparates begrenzt.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ap parat zur elektrochemischen Reinigung einer verschmutzten Flüssigkeit mit einer solchen Konstruktion der Koagulati onskammer und der Scheidewand zu schaffen, die es ermög lichen würde, die Zerstörung von koagulierten Schmutz stoffteilchenaggregaten durch Vermeidung einer beengten Bewegung der Teilchenaggregate in der Koagulationskammer zu verhindern, was eine Leistungssteigerung des Appara tes bei vorgegebenem Reinigungsgrad der Flüssigkeit sicher stellen soll.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Apparat zur elektrochemischen Reinigung einer verschmutz ten Flüssigkeit, der einen Absetzbehälter mit Stutzen zum Austragen der gereinigten Flüssigkeit und der sich bilden den Abfälle enthält, welcher eine in ihm gleichachsig an geordnete Koagulationskammer teilweise umfaßt, über der ein Schaumaufnehmer mit Luftinjektor montiert ist, während in ihrem unteren Teil sich ein Stutzen für die Zufuhr ei nes Elektrolyts und lösliche Elektroden befinden, über de nen ein Mischer mit einem Stutzen zur Einführung der ver schmutzten Flüssigkeit in denselben angebracht ist, sowie eine zwischen dem Absetzbehälter und der Koagulationskam mer angeordnete Scheidewand in Gestalt von Kegelstümpfen ausgebildet sind, die mit ihren größeren Grundflächen dem Schaumaufnehmer zugekehrt sind, und der Mischer mit perfo rierten Dämpfungstrennwänden versehen ist.

Die beschriebene Konstruktion des Apparates gewähr leistet, daß im Mischer die günstigsten Bedingungen für den Koagulationsprozeß von in der verschmutzten Flüssigkeit enthaltenen Teilchen der Beimengungen durch Metallhydroxid geschaffen werden, das sich im Ergebnis der elektrochemi schen Auflösung der Elektroden im reinen Elektrolyt bil det und dem Mischer durch den Aufstrom zugeführt wird. Die Ausbildung des im Absetzbehälter oberhalb des Mischers be findlichen Teils der Koagulationskammer in Form eines Kegelstumpfs mit der zum Schaumaufneh mer weisenden größeren Grundfläche, in welchem Kegel die sich bei der Koagulation bildenden Teilchenaggregate an die Oberfläche der Flüssigkeit befördert werden, trägt dazu bei, daß die beengte Bewegung der Teilchen und folglich ihre Zerstörung ausgeschlossen werden. Dies wird dadurch erreicht, daß je nach der Bewegung der zu behandelnden Flüssigkeit von unten nach oben in der Koagulationskammer die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstromes infolge der konischen Verbreiterung der genannten Kammer von unten nach oben abnimmt. Hierbei ist auch keine Vermischung der beförderten Teilchen zu verzeichnen, die zu ihrer Zerstö rung und zur Verminderung der Leistung des Apparates führt.

Es ist zweckmäßig, das Verhältnis der Flächeninhalte der oberen und der unteren Grundfläche des im Absetzbehäl ter befindlichen und in Gestalt eines Kegelstumpfs ausgebildeten Teils der Koagulationskammer in den Grenzen von 6,0 : 1,0 einzustellen.

Die Ausbildung eines Teils der Koagulationskammer in Gestalt eines Kegelstumpfs mit dem genannten Ver hältnis seiner oberen und unteren Grundfläche gewährlei stet eine Verminderung der Bewegungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit auf einen Wert, der die Formierung von größeren Teilchen begünstigt, welche, indem sie sich auf der Ober fläche der Flüssigkeit unter dem Schaumaufnehmer ansam meln, mit Hilfe des Luftinjektors kontinuierlich von dort entfernt werden, was die Leistung des Reinigungsprozesses im Apparat um das 1,1- bis 1,8fache erhöht. Die weitere Vergrößerung des Verhältnisses der Flächeninhalte der obe ren und der unteren Grundfläche des konischen Teils der Koagulationskammer führt zur Erhöhung des Metallanteils des Apparates ohne merkliche Leistungssteigerung des Apparates.

Es ist zweckmäßig, innerhalb des Apparates zwischen den oberen Grundflächen der Koagulationskammer und der Scheidewand ein Filter einzusetzen und unter der kleineren Grundfläche der genannten Scheidewand im Absetzbehälter Vertikaltrennwände einzubauen, unter denen Stutzen zum Aus tragen von sich absetzenden Abfällen angebracht sind.

Das Vorhandensein eines Filters im Apparat macht es möglich, den Prozeß der Trennung der sich bildenden Teil chenaggregate von der Flüssigkeit zu intensivieren und folglich den Reinigungsgrad und die Leistung des Appa rates zu erhöhen.

Der Einbau von Vertikaltrennwänden im unteren Teil des Absetzbehälters unter der Scheidewand erlaubt es, die Ge schwindigkeit des Stroms der gereinigten Flüssigkeit, die zwischen der kleineren Grundfläche der Scheidewand und der Koagulationskammer strömt, zu dämpfen, da der Flüs sigkeitsstrom in die Zwischenräume zwischen den besagten Vertikaltrennwänden gerichtet ist. Dies trägt auch zu der dort erfolgenden Abscheidung von durch den Strom mitgeris senen Schmutzstoffteilchen infolge einer schroffen Ver minderung der kinetischen Bewegungsenergie der Teilchen bei, was die Leistung des Apparates und den Reinigungsgrad erhöht. Je nach Ansammlung der Abfälle zwischen den Ver tikaltrennwänden werden sie periodisch aus dem Apparat entfernt. In Abhängigkeit von der Kategorie der zu rei nigenden Flüssigkeit und dem Vorhandensein von ungleich artigen Teilchen können die Vertikaltrennwände geneigt aus geführt sein.

Es ist zweckmäßig, die perforierten Dämpfungstrenn wände, die im Mischer angeordnet sind, in Form von Kegeln auszubilden, deren Spitzen in Richtung des Schaumaufneh mers weisen, und zwischen den perforierten Dämpfungstrenn wänden einen Verteiler unterzubringen, welcher für eine intensive Vermischung der verschmutzten Flüssigkeit mit dem Aufstrom des Elektrolyts sorgt.

Die konische Ausbildung der Dämpfungstrennwände, de ren Spitzen nach oben zum Schaumaufnehmer gerichtet sind, schließt die Ansammlung von Gas und sich bilden den Teilchenaggregaten im Mischer aus, welche in der Koagulations kammer durch die Flüssigkeit nach oben befördert werden. Die Erzeugung einer Zone der intensiven kurzzeitigen Vermi schung der verschmutzten Flüssigkeit mit dem Aufstrom des Elektrolyts bedingt eine beträchtliche Erhöhung der Rei nigungsgeschwindigkeit und folglich auch der Leistung des Apparates.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Im folgenden wird das Wesen der Erfindung durch Be schreibung eines konkreten Ausführungsbeispiels derselben unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher er läutert, in welcher die Gesamtansicht des Apparates zur elektrochemischen Reinigung der verschmutzten Flüssigkeit dargestellt ist.

Beste Ausführungsform der Erfindung

Der erfindungsgemäße Apparat zur elektrochemischen Reinigung einer verschmutzten Flüssigkeit enthält einen Absetzbehälter 1 mit Stutzen 2 und 3 zum Austragen jeweils der gereinigten Flüssigkeit und der sich bildenden Ab fälle, welcher Absetzbehälter eine in ihm gleichachsig angeordnete Koagulationskammer 4 teilweise umfaßt.

Im unteren Teil der Koagulationskammer 4, der aus dem Absetzbehälter 1 herausragt, befinden sich ein Stutzen 5 für die Einführung eines Elektrolyts und lösliche Elek troden 6, über welchen ein Mischer 7 mit einem Stutzen 8 für die Einführung der verschmutzten Flüssigkeit in den selben angebracht ist. Der Mischer 7 ist mit perforierten Dämpfungstrennwänden 9 versehen, die konisch ausgebildet sind und deren Spitzen nach oben gerichtet sind. Zwischen den Dämpfungstrennwänden 9 ist ein Verteiler 10 unter gebracht, der für eine intensive Vermischung der durch den Einführungsstutzen 8 zugeführten verschmutzten Flüssig keit mit dem Aufstrom des Elektrolyts sorgt.

Ein Teil der im Absetzbehälter 1 gleichachsig ange ordneten Koagulationskammer 4 ist in Gestalt eines Kegelstumpfs 11 ausgebildet, der mit seiner größeren Grundfläche 12 einem Schaumaufnehmer 13 zugekehrt ist, wo bei das Verhältnis der Flächeninhalte der oberen Grundflä che 12 und der unteren Grundfläche dieses Teils der Koagu lationskammer 4 6,0 : 1,0 beträgt.

Eine derartige Ausbildung der Kammer 4 in Form eines Kegelstumpfs mit dem genannten Verhältnis der oberen und der unteren Grundfläche desselben gewährleistet eine allmähliche Herabsetzung der Bewegungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in der Koagulationskammer 4 auf einen Wert, der die Formierung von größeren Schmutzstoffteilchen be günstigt und die Zerstörung dieser Teilchen durch ver minderte Vermischung des Systems ausschließt.

Zwischen dem Absetzbehälter 1 und dem konischen Teil der Koagulationskammer 4 ist eine Scheidewand 14 ange ordnet, die ebenfalls in Gestalt eines Kegelstumpfs ausgebildet ist, dessen größere Grundfläche 15 dem Schaumaufnehmer 13 zugekehrt ist. Der Schaumaufnehmer 13 ist in seinem oberen Teil mit einem Luftinjektor 16 zur Entfernung von Abfällen versehen, die sich in Form von Schaum über dem Flüssigkeitsstand in der Koagulationskammer 4 bilden. Zur Intensivierung des Prozesses der Trennung der Abfälle von der Flüssigkeit ist zwischen den oberen Grund flächen 12 und 15 jeweils der Koagulationskammer 4 und der Zwischenwand 14 ein Filter 17 eingesetzt, während unter der Scheidewand 14 Vertikaltrennwände 18 und Stutzen 19 für die Abführung der sich absetzenden Teilchen montiert sind.

Ein Teil der gereinigten Flüssigkeit kann als Elektro lyt benutzt werden und mit Hilfe von Stutzen 5, 20 und einer Rücklaufleitung 21 mit Absperrventilen 22 in den un teren Teil der Koagulationskammer 4 zurückgeführt werden, wo sich die löslichen Elektroden 6 befinden. Um zu ver hindern, daß die Teilchen von Beimengungen in das gerei nigte Wasser gelangen, sind die Stutzen 2 und 20 mit Fil tern 23 versehen.

Zwecks Verringerung des Betriebsaufwandes für die Auswechslung der löslichen Elektroden 6 ist der untere Teil der Koagulationskammer 4, wo sich die genannten Elek troden 6 befinden, in Form einer teilbaren Sektion ausge führt und auf einem Rahmen 24 mit Rollen 25 montiert.

Der Apparat zur elektrochemischen Reinigung einer verschmutzten Flüssigkeit arbeitet folgendermaßen.

Vor der Behandlung der verschmutzten Flüssigkeit werden die Innenräume der Koagulationskammer 4 und des Ab setzbehälters 1 mit einem reinen Elektrolyt (technisch reinem Wasser oder geringe Zusätze von NaCl enthaltendem Wasser) gefüllt, wonach den Elektroden 6 elektrischer Strom zugeführt wird, welcher ihre Auflösung und die Ent wicklung von Gasbläschen an ihnen bewirkt.

Bei der Wechselwirkung der Ionen des Metalls der Elektroden 6, beispielsweise Al³⁺ oder Fe³⁺, die in die wäßrige Elektrolytlösung mit den Ionen von Hydroxyl OH^- übergehen, bilden sich entsprechende Metallhydroxyde Al(OH)₃, Fe(OH)₃ u. ä., die eine hohe Sorptionsaktivität ge genüber den in der verschmutzten Flüssigkeit enthaltenen Stoffen besitzen.

Nach Ablauf einer bestimmten Zeit (meistens 0,5- 2 min) schaltet man die Zuführung der verschmutzten Flüs sigkeit in den Mischer 7 des Apparates durch den Verteiler 10 ein, welche Flüssigkeit dort mit dem über die Löcher in der perforierten unteren Dämpfungstrennwand 9 dorthin ge langenden, von unten, wo sich die löslichen Elektroden 6 befinden, kommenden Aufstrom des Elektrolyts, welcher Me tallhydroxydteilchen und Gasbläschen enthält, vermischt wird.

Infolge der koagulierenden Wirkung der Teilchen der Metallhydroxyde findet eine Vergrößerung der Schmutzstoff teilchen statt, die durch den Flüssigkeitsstrom über die Löcher in der oberen Dämpfungstrennwand 9 in den konischen Teil der Koagulationskammer 4 befördert werden. Zu die sem Prozeß trägt auch die Flotation der sich bildenden Teilchenaggregate durch die Bläschen des sich an den Elek troden entwickelnden Gases bei. Im Zusammenhang damit, daß der unmittelbar über dem Mischer 7 befindliche Teil der Koagulationskammer 4 konisch ausgebildet ist, nimmt dort die Bewegungsgeschwindigkeit der behandelten Flüssigkeit ab, da mit dem Steigen der Flüssigkeit sich der Querschnitt der Koagulationskammer 4 erweitert. Dadurch wird der Zusam menstoß von Teilchenaggregaten, welcher zur Zerstörung der selben führt, dank verminderter Vermischung der Flüssig keit im konischen Teil der Kammer 4 ausgeschlossen. Als Folge davon sammeln sich die koagulierten Schmutzstoffteil chen im Schaumaufnehmer 13 über der Flüssigkeitsschicht in der Koagulationskammer 4 an und werden im weiteren von dort aus mit Hilfe des Luftinjektors 16 entfernt. Die gereinig te Flüssigkeit passiert das Filter 17, wo sie zusätzlich von Schmutzstoffteilchen befreit sind, und gelangt in die zwischen dem konischen Teil der Koagulationskammer 4 und der Scheidewand 14 befindliche Zone. Da die besagte Schei dewand 14 in Gestalt eines Kegelstumpfs mit unten liegender kleinerer Grundfläche ausgebildet ist, so nimmt je nach der Bewegung der gereinigten Flüssigkeit von oben nach unten ihre Geschwindigkeit zu. Wenn hierbei in der gereinigten Flüssigkeit im Filter 17 nicht gefil terte Schmutzstoffteilchen enthalten sind, werden die letz teren zwischen den Vertikaltrennwänden 18 zurückgehalten, von wo sie im weiteren über den Stutzen 19 entfernt werden. Die genannten Vertikaltrennwände 18 können in Abhängig keit von der Kategorie der im Apparat zu behandelnden ver schmutzten Flüssigkeit und des Gehaltes der gereinigten Flüssigkeit an Teilchen unterschiedlichen Dispersionsgra des geneigt ausgeführt sein.

Im weiteren passiert die gereinigte Flüssigkeit das Filter 23 und wird aus dem Apparat über den Stutzen 2 ab geführt.

Ein Teil der gereinigten Flüssigkeit kann als Elektro lyt benutzt werden, der in den unteren Teil der Koagulati onskammer 4, wo sich die löslichen Elektroden 6 befinden, über die Stutzen 5, 20 und die Rücklaufleitung 21 zugeführt wird. Dies führt zur Einsparung des technisch reinen Was sers, das für dieselben Zwecke verbraucht wird.

Der Einsatz des erfindungsgemäßen Apparates zur elek trochemischen Reinigung einer verschmutzten Flüssigkeit ge währleistet eine Leistungssteigerung des Apparates um ein 1,1- bis 1,8faches dank der Intensivierung des Prozesses der Koagulation von in der Flüssigkeit enthaltenen Schmutz stoffteilchen und der Verminderung des Zerstörungsgrades von sich bildenden Teilchenaggregaten infolge einer Ab nahme der Geschwindigkeit ihrer Beförderung in die Tren nungszone unter Gewährleistung eines vorgegebenen Reini gungsgrades zur Flüssigkeit von 98,4 bis 99,8%.

Gewerbliche Verwertbarkeit

Die Erfindung kann zur Reinigung einer Flüssigkeit an gewendet werden, die durch verschiedene in Wasser unlös liche organische Stoffe und mechanische Aufschwemmungen verschmutzt ist.

Am zweckmäßigsten ist die Anwendung der vorgeschla genen Erfindung für die Reinigung von mit Erdölprodukten oder Polymeren verschmutzten Flüssigkeiten, beispielsweise von industriellen Abwässern, die Öle und Polymethylmetha krylat enthalten.

Claims

1. Apparat zur elektrochemischen Reinigung einer ver schmutzten Flüssigkeit, der einen Absetzbehälter mit Stut zen zum Austragen der gereinigten Flüssigkeit und der sich bildenden Abfälle enthält, welcher eine in ihm gleichach sig angeordnete Koagualtionskammer teilweise umfaßt, über der ein Schaumaufnehmer mit Luftinjektor montiert ist, während in ihrem unteren Teil sich ein Stutzen für die Zu fuhr eines Elektrolyts und lösliche Elektroden befinden, über denen ein Mischer mit einem Stutzen zur Einführung der verschmutzten Flüssigkeit in denselben angebracht ist, sowie eine zwischen dem Absetzbehälter und der Koagula tionskammer angeordnete Scheidewand besitzt, dadurch ge kennzeichnet, daß der im Absetzbehälter (1) be findliche Teil der Koagulationskammer (4) und die Scheide wand (14) in Form von Kegelstümpfen ausgebildet ist, die mit ihren größeren Grundflächen (12 und 15) dem Schaumaufnehmer (13) zugekehrt sind, und der Mischer (7) mit perforierten Dämpfungstrennwänden (9) versehen ist.

2. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Verhältnis der Flächeninhalte der oberen Grundfläche (12) und der unteren Grundfläche des konischen Teils (11) der Koagulationskammer (4) in den Grenzen von 6 : 1 festgelegt ist.

3. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß zwischen den oberen Grundflächen (12 und 15) der Koagulationskammer (4) und der Scheidewand (14) ein Filter (17) eingesetzt ist.

4. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß unter der kleineren Grundfläche der Scheidewand (14) im Absetzbehälter (1) Vertikaltrennwän de (18) eingebaut sind, unter denen Stutzen (19) zum Aus tragen von sich absetzenden Abfällen angebracht sind.

5. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die im Mischer (7) angeordneten per forierten Dämpfungstrennwände (9) in Gestalt von Kegeln ausgebildet sind, deren Spitzen in Richtung des Schaum aufnehmers (13) weisen.

6. Apparat nach Ansprüchen 1, 5, dadurch gekenn zeichnet, daß im Mischer (7) zwischen den perforier ten Dämpfungstrennwänden (9) ein Verteiler (10) unterge bracht ist, welcher für eine intensive Vermischung der verschmutzten Flüssigkeit mit dem Aufstrom des Elektrolyts sorgt.