DE4330518A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Behandlung von Wässern und Abwässern - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Behandlung von Wässern und Abwässern

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Description

Die Erfindung betrifft eine modulare Entsorgungsvorrichtung sowie ein Behandlungsverfahren von Wässern und Abwässern insbesondere zur Dekontamination anthropogen verunreinigter Wässer, zur Aufarbeitung von toxisch schwermetallionenbelasteten Abwässern sowie von mit organischen Spezies, insbesondere halogenaromatisch verunreinigten, sauerstoffzehrenden Wässern und Abwässern, zur Desinfektion von Wässern und Abwässern, zur Entsorgung hoch schwermetallionen- und CSB-belasteter Deponiesickerwässer sowie zur Aufarbeitung von Industrieabwässern.
Die Umwelt ist zunehmend einer ständigen Belastung durch eine vielfältige Anzahl an toxischen Stoffen, häufig unmittelbar erzeugt durch die Industrie und die Verbraucher selbst, aber auch durch langwierige Abbauprozesse und Kreisläufe im Boden, in der Luft und im Wasser hervorgerufen, ausgesetzt.
Das betrifft vor allen auch Wasser, an das als universellen Betriebsstoff und als lebensnotwendige Voraussetzung für menschliche, tierische und pflanzliche Existenz, hohe Anforderungen an Reinheit und biologische Unbedenklichkeit auf Grund seines vielfältigen Einsatzspektrums gestellt werden müssen. Das stellt eine ständige Herausforderung für die Beseitigung eines umfangreichen mineralischen und organischen Schadstoffspektrums dar, um sicher in großem Umfang und zu vertretbaren Kosten Wässer und Abwässer zu reinigen.
Außerordentlich viele Verfahren sind im praktischen Einsatz und als Möglichkeiten zur Entsorgung von Wässern und Abwässern bereits vorgeschlagen worden.
In breitem Umfang werden billige mikrobiologische Verfahren zur Beseitigung sauerstoffzehrender organischer Verunreinigungen im Wasser praktisch angewandt. Nachteilig bei diesen Verfahren ist die klimatische Witterungs-, Temperatur- und damit jahreszeitliche Abhängigkeit der Effizienz der Abwasserreinigung sowie ihr Nährstoffbedarf. Die mikrobiologischen Reinigungsverfahren versagen teilweise oder sogar vollständig bei Vorliegen persistenter (z. B. polyzyklische Aromaten, Halogenkohlenwasserstoffe) und/oder giftiger Stoffe (z. B. Chlorphenole, Schwermetallionen). Auch eine Entfernung dieser Stoffe mit beispielsweise Aktivkohle bewirkt lediglich eine sehr kostenaufwendige Aufkonzentration dieser Schadstoffe. Die belastete Aktivkohle muß dann deponiert werden.
Der Einsatz elektrochemischer und Bestrahlungsverfahren (nichtionisierende Strahlung) bietet sich besonders deswegen an, weil durch die Elektrodenprozesse selbst, Schadstoffe katodisch oder anodisch unwirksam gemacht werden können, die katodisch und anodisch leicht erzeugbaren, naszierenden Gase Wasserstoff und Sauerstoff eine hohe Umsetzungsaffinität mit einem breiten Schadstoffspektrum haben bzw. elektrochemisch katalysierte Abreicherungsreaktionen für diese Schadstoffe möglich sind (R. Brdicka: Einführung in die Physikalische Chemie, Verlag für Grundstoffindustrie, Berlin 1968).
Lichtinduzierte Reaktionen (bevorzugt im UV-Bereich) ermöglichen vor allem bei nicht zu hohen Konzentrationen an Schadstoffen einen effektiven Abbau organischer Komponenten, auch von halogenhaltigen Organika, der letztendlich zu Kohlendioxid und Wasser bzw. im Falle halogenhaltiger Verbindungen zusätzlich zu HCl führt. (B. Stachel: Organochlorverbindungen - Abbau durch UV-Bestrahlung in Wasser/Abwasser 1982, Grombacher, Haberer, Trüb: Handbuch der Wasserversorgungstechnik Oldenburg, München 1985, J. Kiefer: Ultraviolette Strahlen Walter de Gruyter, 1977).
Beide Verfahrensprinzipien ermöglichen ausreichende Stoffdurchsätze und sind apparatetechnisch auf Grund ihrer Anwendungen in der chemischen Großindustrie auf einem technisch hohen Stand durchgebildet. Für den Einsatz bei der Wasser- bzw. Abwassersanierung existieren eine Reihe von Vorschlägen. So wurde beispielsweise vorgeschlagen, gering schwermetallbelastete und organische Komponenten enthaltende Abwasser mit einem ozonhaltigen Gas und UV-Bestrahlung zu behandeln (EP 00 39 819).
Zur Verminderung des CSB-Gehaltes von Abwässern wird auch eine Behandlung mit Wasserstoffperoxid in Gegenwart von Übergangsmetallverbindungen und nachfolgender Ausflockung mit gelbildenden Flocknern angeregt (DE 29 27 912, DE 92 97 911, EP 00 22 526). Auch werden Verfahren zur Verringerung des CSB vorgestellt, die zu behandelnde Wässer und Abwässer mit einer Sauerstoffquelle in Berührung bringen und danach eine katalytische Einwirkung von aktivierten Aluminiumoxiden und weitgehende Adsorption der restlichen Schadstoffe an Aktivkohlefiltern vorsehen (DE 36 20 459 A1).
Für die Gewinnung von Trinkwasser aus belasteten Wässern, insbesondere in Gebieten mit Wassermangel, wird zur Verbesserung der Wasserqualität bezüglich gelöster Stoffe und Keimfreiheit eine Einrichtung mit zwei Behandlungskammern zum Filtrieren und zur Bestrahlung mit UV-Licht bzw. eine Kombination Wasserstoffperoxid-UV-Bestrahlung vorgeschlagen (DE 38 40 276 A1, DE 38 43 679 A1).
Zur Aufbereitung kleiner, nichtverseuchter Mengen an Trinkwasser wurde weiterhin ein elektrochemisches, aktives Chlor benutzendes Verfahren angegeben, das unter Nutzung von Kompaktfiltern, unbedenkliches Trinkwasser erzeugt (DE 40 07 151 A1).
Des weiteren existiert die Beschreibung eines Elektrolysekörpers und Verfahrens zur elektrochemischen Entfernung von giftigen Schwermetallkomponenten und -spuren aus natürlichen Wässern und aus Abwässern mit Hilfe speziell ausgeformter Elektroden (DE-P 43 28 242.3).
Bekannt ist auch ein Verfahren sowie seine technische Durchführung, das elektrochemisch induzierte katalytische Reaktionen in wäßrigen schwermetallionenverseuchten, ggf. Organika enthaltenden Lösungen oder auch in Suspensionen, in durchflußzellenähnlichen, komplexen Reaktoren vom Durchflußzellentyp mit nachfolgender Filtration und Adsorption zur Aufbereitung von Trink- und Abwasser, zu nutzen versucht sowie eine Vielzahl organisch-chemischer Reaktionen ermöglichen soll (DE 40 33 016 A1).
All diesen Verfahrens-, Vorrichtungs- bzw. Einrichtungsvorschlägen ist der Mangel gemeinsam, daß sie überhaupt nicht oder nur wenig flexibel auf ein breites Komponentenspektrum an giftigen Schwermetallionen -Spezies und organischen Bestandteilen, insbesondere Metaboliten von langzeitgelagerten Abfällen bzw. Schadstoffen in kontaminierten, schwermetallbelasteten und sauerstoffzehrenden Wässern und Abwässern bezüglich ihrer vollständigen Entfernung oder zumindestens Absenkung in ungefährliche bzw. biologisch unbedenkliche Konzentrationsbereiche, reagieren können.
Ein weiterer Mangel besteht in einem zumeist geringen Durchsatz, einer unflexiblen Fahrweise sowie in einem Anfall an schwer entsorgbaren kontaminierten Filtermaterialien und einem zu hohen Chemikalienverbrauch.
Ziel der Erfindung ist eine modulare Entsorgungs- und Dekontaminationsvorrichtung sowie ein kostengünstiges, kontinuierliches Behandlungsverfahren von Wässern und Abwässern, insbesondere zur Dekontamination anthropogen verunreinigter Wässer, zur Aufarbeitung von toxisch schwermetallionenbelasteten Abwässern sowie von mit organischen, insbesondere aromatischen und halogenaromatischen Spezies verunreinigten, sauerstoffzehrenden Wässern und Abwässern, zur Desinfektion von Wässern und Abwässern, zur Entsorgung hoch schwermetallionen- und CSB-belasteter Deponiesicker- und Industrieabwässer.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die an sich bekannten Verfahrensprinzipien der elektrochemischen Umsetzung an Elektroden bzw. die Erzeugung von naszierendem Wasserstoff und Sauerstoff an denselben und der nachfolgenden fotochemischen Umsetzung unter Einwirkung von UV-Licht der so elektrochemisch behandelten Wässer und Abwässer zu ihrer Dekontamination und Desinfektion genutzt werden. Dabei wird die modulare Entsorgungsvorrichtung so eingerichtet, daß beliebige Durchflußmengen, bevorzugt im Bereich von 20 l h⁻¹, 200 l h⁻¹, 2000 l h⁻¹ und 20 000 l h⁻¹, überdeckt werden können.
Die Entsorgungs- und Dekontaminationsvorrichtung besteht aus einer Anordnung von einzelnen Modulen, die sehr flexibel zusammengeschaltet werden können, um ein breites Spektrum von schwermetallbelasteten und sauerstoffzehrenden Wässern und Abwässern zu behandeln. In Fig. 1 ist der modulare Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Dabei sind die Module 1 und 2 das Grob- bzw. Feinfilter, die die Wässer bzw. Abwässer optisch klar oder bis zu einer für die fotochemische Behandlung optimalen Trübe filtrieren, Modul 3 besteht aus einer Kammer und einer dazugehörigen Dosiereinrichtung 4, über die bei erheblichen CSB (200 mg l⁻¹) im sauerstoffzehrenden Wasser oder Abwasser ein stark oxidierendes Mittel, wie beispielsweise Wasserstoffperoxid-, Peroxodisulfat- oder Perboratlösung zugemischt werden kann.
Modul 5 stellt ein erfindungsgemäßes elektrochemisches Tandemmodul dar, in dem in zwei separaten Elektrolysierzellen, die nach dem geteilten Zellprinzip mit einer Ionenaustauschermembran als Diaphragma und einer dreidimensionalen Katode arbeiten, nacheinander die Wässer oder Abwässer als Katolyt und dann als Anolyt bzw. umgekehrt elektrolysiert werden.
Zur weiteren Verringerung des CSB kann nach Passieren der ersten Elektrolysezelle gegebenenfalls ein weiteres Dosiereinrichtungsmodul 4 den Anolyten mit einem Oxidationsmittel, bevorzugt Wasserstoffperoxid, Peroxodisulfat bzw. Perboratlösung anreichern und so den CSB verringern.
Im Modul 6 wird das vorbehandelte Wasser bzw. Abwasser einer Bestrahlung mit UV-Licht unterzogen. Es können dabei UV-Tauchlampen eines Typs, wie beispielsweise Hg- oder Xe-Lampen oder aber einen weiten Spektralbereich überstreichende Lampenkombinationen oder aber auch zur gezielten Zerstörung bestimmter organischer Schadstoffe, wie halogenorganische Verbindungen, hocheffiziente UV-Eximerenstrahler eingesetzt werden. Falls erforderlich, werden die gereinigten Wässer und Abwässer schließlich einer adsorptiven Behandlung in einem Filtermodul 7 ausgesetzt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung schließt ein, daß je nach Schadstoffspektrum und -konzentration zur Verbesserung des Behandlungserfolges die Wasser- bzw. Abwasserbehandlung flexibel durchgeführt werden kann. So kann die schematisch dargestellte Standardbehandlung von Wässern und Abwässern in Fig. 1, Weg A, dahingehend abgewandelt werden, daß auf die Einwirkung mit Hilfe des elektrochemischen Moduls ganz verzichtet werden kann, Weg B, oder der Ablauf der Behandlung umgekehrt wird, Weg C, d. h. zuerst erfolgt eine Bestrahlung mit UV-Licht und danach erst die elektrochemische Behandlung in der Tandemzelle.
Die gesamte Vorrichtung schließt ein analytisches Modul zur Charakterisierung des Zustandes der Ausgangswässer und -abwässer (Leitfähigkeit, Sauerstoffbedarf, Schwermetallionenkonzentration u. ä.) ein, um eine optimale Fahrweise der gesamten Vorrichtung zu ermöglichen. Außerdem überwachen übliche Sensoren, beispielsweise zur Bestimmung des Sauerstoffverbrauchs und der Schwermetallionen -Abreicherung, den Erfolg der Wasser- und Abwasserbehandlung.
Durch eine geeignete Dimensionierung der einzelnen Module insbesondere der elektrochemischen und des Bestrahlungsmoduls kann die Durchsatzmenge an Wasser und Abwasser auch bei unterschiedlichem Schadstofftyp und -gehalt in weiten Bereichen den Erfordernissen angepaßt werden, gegebenenfalls durch Parallelschaltung von Einzelmodulen.
Die erfindungsgemäße Entsorgungs- und Dekontaminierungsvorrichtung schließt sowohl einen stationären wie auch mobilen Einsatz ein.
Die Ausformung des elektrochemischen Zellenmoduls erfolgt so, daß die geteilte Zelle aus einem durchbrochenen Anodenkörper, bevorzugt einer Kohleanode oder auch einer auf einem Streckmetallkörper wie z. B. aus Titan aufgebrachte Edelmetallschicht, aus beispielsweise Platin oder Mischoxiden wie RuO₂/TiO₂, besteht. Der Anodenraum wird durch ein Diaphragma vom Typ einer Ionenaustauschermembran abgeschlossen. Zur Vermeidung von unnötigen internen Spannungsverlusten wird ein möglichst geringer technologisch noch zulässiger Abstand von maximal 2-5 cm zwischen Anode und Diaphragma gewählt.
Im Anodenraum wird der als Anolyt dienende Wasser- oder Abwasserstrom dahingehend elektrolysiert, daß entweder organische, sauerstoffzehrende Schadstoffe selbst anodisch oxidiert werden, beispielsweise gemäß (1)
CH₃ - OH + H₂O → CO₂ + 6H⁺ + 6e⁻ (1)
oder anodisch sehr reaktionsfähiger Sauerstoff gebildet wird (2), der in der Lage ist, organische, sauerstoffzehrende Komponenten zu oxidieren.
2 H₂O → O₂ + 4 H⁺ + 4e⁻ (2)
Die anodische Stromdichte kann nun so eingestellt werden, daß der überwiegende Anteil an leicht und mittelschwer oxidierbaren organischen Komponenten umgesetzt bzw. abgebaut wird. Im Katodenraum ist eine dreidimensionale Faserkatode, bevorzugt aus Kohlefasern hergestellt, aber auch aus anderen katodisch stabilen Metallfasern bestehend, so angeordnet, daß ihr Abstand zum Diaphragma 0,5-5 cm beträgt und daß der Katolyt vollständig die dreidimensionale Katode durchströmen muß.
Die katodische Reaktion besteht bevorzugt in einer Reduktion der störenden giftigen Schwermetallionen und ihrer Abscheidung auf dem Faserkatodengeflecht (3).
Men⁺ + ne⁻ → Me (3)
An Nebenreaktionen tritt eine Wasserstoffentwicklung durch Wasserzersetzung auf (4)
2 H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2 OH⁻ (4)
sowie eine katodische Reduktion reduzierbarer organischer Spezies, z. B. gemäß (5).
R - NO₂ + 6 H⁺ + 6e⁻ → R - NH₂ + 2 H₂O (5)
Um gegebenenfalls eine zu starke Wasserstoffentwicklung zu vermeiden, kann es sich als notwendig erweisen, gezielt Stoffe, wie beispielsweise Wasserstoffperoxid, zuzumischen, die aufgrund ihres Standardpotentials bevorzugt reduziert werden und die Wasserzersetzung damit unterdrücken (6).
H₂O₂ + 2e⁻ + 2 H⁺ → 2 H₂O (6)
Die gesamte elektrochemische Reaktionsführung und damit die Durchflußgeschwindigkeit ist so gewählt, daß eine elektrochemische Umsatzgeschwindigkeit im Bereich
von 10⁻⁶ - 10⁻⁴ eq · s⁻¹ dm⁻², bevorzugt von 10⁻⁶ - 10⁻⁵ eq · s⁻¹ dm⁻²,
Katodenoberfläche erreicht wird.
Dadurch wird eine annähernd vollständige Abreicherung der giftigen Schwermetallionen-Komponenten erzielt. Für die Verfahrensführung wird eine an sich bekannte galvanostatische Betriebsweise angestrebt. Die sich dabei einstellenden Betriebsspannungen liegen, abhängig vom Elektrolytgehalt der Wässer und Abwässer und der Zellenkonstruktion, im Bereich von 3,5-100 V, üblicherweise von 5-20 V; aber auch eine potentiostatische Verfahrensführung ist praktisch leicht durchführbar.
Nach Passieren der ersten elektrochemischen Teilzelle im Tandemzellenmodul wird der Anolyt als Katolyt durch den Katodenraum der zweiten Teilzelle, die identisch mit oder zumindest ähnlich der ersten Teilzelle ist und entsprechend der ursprüngliche Katolyt als Anolyt durch den Anodenraum der zweiten Teilzelle geleitet. Um hier eine besonders effiziente Entwicklung von aktivem Sauerstoff zur Beseitigung sauerstoffzehrender organischer Komponenten hervorzurufen, kann dem Anolyten Wasserstoffperoxid zugemischt werden, das leicht zu Sauerstoff oxidiert werden kann (7).
H₂O₂ → O₂ + 2 H⁺ + 2e⁻ (7)
Nach Passieren des elektrochemischen Tandemzellenmoduls liegt ein weitgehend schwermetallionenfreies und bezogen auf giftige und sauerstoffzehrende, organische Komponenten, stark abgereichertes Wasser oder Abwasser vor.
Die autark oder in beliebig sequentieller Kombination mit den auf elektrochemische Weise arbeitenden Modulen erfindungsgemäß einzusetzende UV-Reinigungseinheit besteht aus einem zylinderförmigen Reaktorraum, in dessen Zentrum vorzugsweise ein, im Bedarfsfalle auch zwei als quarzummantelte und durch Inertgas isolierte Hg-Mittel- bzw. Hochdruck-Strahler unterschiedlicher Dotierung (zur Erzeugung von Emissionen im schadstoff-angepaßten Wellenlängen-Bereich) und Leistung (0,2 . . . 10 kW) als Quelle für die Erzeugung der aktinischen optischen Strahlung angeordnet sind.
Die Photolyse und Oxidation der - vorzugsweise organischen und einiger ausgewählter anorganischer - Schadstoffe (vgl. Übersicht 1) verläuft nach folgendem allgemeinen Schema:
Photostimulierte oxidative Schadstoff-Destruktion
Diesem photoinitiierten Abbaumechanismus liegt die Tatsache zugrunde, daß Lichtenergie, ausgedrückt im molaren Maßstab in kJ/Einstein Photonen
in den jeweils adsorbierenden Molekülen/Aggregaten Bindungsspalten bewirkt (vgl. Übersicht 2) und damit Zerfallskaskaden auslöst, die - vor allem in Gegenwart oxidierender Spezies wie O₂, H₂O₂, O₃ - zur Totaloxidation (Mineralisierung) der Schadstoffe führen.
Unter Photoanregung werden aus zugesetzten Oxidationsmitteln äußerst reaktionsfähige Spezies gebildet (z. B. Hydroxylradikale),
die Schadstoffmoleküle im Grund- oder photoangeregten Zustand unter Derivatisierung ebenfalls total mineralisieren.
Durch die jeweilige Auswahl und (im Falle des Einsatzes zweier Strahler) Kombination von Lichtquellen und/oder Zusatz von Oxidationsmitteln kann die modulare Einheit in weiten Grenzen auf das aktuell zu reinigende Medium (Schadstoffart, Schadstoff-Kombination usw.) und mittels der variablen Emissionsleistung entsprechend der Schadstoff-Konzentration sowie der mit der Reinigung zu erzielende Grenzwert auf den konkreten Einzelfall angepaßt und wirkungsgerecht optimiert werden.
Damit ist eine hohe Flexibilität der modularen Anlagen-Kombination bezüglich ihres Einsatzes zur rückstandsfreien ökonomischen (vgl. Übersicht 3) Schadstoff-Dekontamination gewährleistet. Durch Anpassung der Strahler-Bestückung, der Selektierbarkeit des aktinischen Lichtes bezüglich des photochemischen Aktionsspektrums der Schadstoffe bzw. zugesetzten Oxidationsmittel und der Strahler-Leistung bezüglich der Schadstoff-Konzentration läßt sich ein außerordentlich energie- und betriebsmittelsparendes Betriebsregime der Reinigungsanlage einstellen.
Auch darin ist die erfindungsgemäße Apparatur neuartig und anderen, nach ähnlichen Wirkprinzipien arbeitenden überlegen.
Die Erfindung soll anhand von Ausführungsbeispielen erläutert werden.
Beispiel 1
In den Grund- und Sickerwässern unter dem Areal einer mehr als 50 Jahre betriebenen Munitions- und Sprengstoffabrik wurden chromatografisch und spektrometrisch folgende altlastenrelevante Spreng- und Explosivstoffe und Metabolite gefunden:
Dinitrobenzole als TNT-Ersatzstoff=1,3-DNB
1,2-Dinitrobenzol
1,3-Dinitrobenzol
1,4-Dinitrobenzol
Dinitrotoluole als Nebenprodukte der TNT-Herstellung
2,3-Dinitrotoluol
2,4-Dinitrotoluol
2,5-Dinitrotoluol
2,6-Dinitrotoluol
3,4-Dinitrotoluol
3,5-Dinitrotoloul
Dinitrophenole als Zwischenprodukte der Pikrinsäure-Herstellung
Nitrobenzol als Zwischenprodukt der DNB-Herstellung
Nitroaniline
2-Nitroanilin
4-Nitroanilin
Nitrotoluole als Zwischenprodukte der TNT-Herstellung
2,4,6-Trinitrophenol (Pikrinsäure, Preßladung)
2,4,6-Trinitrotoluol (TNT, Preßladung)
4,6-Dinitro-o-kresol (DNOC, Nebenprodukt der TNT-Herstellung) 2,4-Dinitroanilin
Inversvoltametrisch wurden an Schwermetallkontaminationen gefunden:
Kupfer
Quecksilber
Blei
Zink
gesamt: 18 mg l-1
Das anfallende Grund- und Sickerwasser wird in einer mobilen Entsorgungs- und Dekontaminationsvorrichtung zuerst durch eine elektrochemische Tandemzelle geleitet, die galvanostatisch bei 47 V Spannung zwischen Anode und Katode betrieben wird, die Stromdichte beträgt dabei 4,5 A dm-2 und die Abscheidegeschwindigkeit 3 · 10-6 eq · s-2 dm-2.
Danach erfolgt eine Bestrahlung mit zwei 5 kW-UV-Tauchlampen mit Emissionsschwerpunkten im Wellenlängenbereich von 190 nm bis 480 nm im Bestrahlungsmodul und so dann das Durchleiten durch ein Kohlefilter. Der Erfolg der kombinierten elektrochemischen/Bestrahlungsbehandlung zeigt sich darin, daß in dem nach der Behandlung anfallenden Wasser der Schwermetallionengehalt auf < 1 µg l-1 und die Menge an organischen Schadstoffen auf < 5 µg l-1 abgesunken ist.
Beispiel 2
Ein bei der Herstellung von Dünnschichtsolarzellen anfallendes Abwasser enthält Tellur- und Cadmium- Ionen mit einer Gesamtkonzentration von 100 mg l-1 und 80 mg l-1 Chloroform. In einer stationären Anlage erfolgt zuerst eine UV-Bestrahlung des Abwassers mit einem 10 kW-Bestrahlungsmodul in einem Wellenlängenbereich von 190 nm bis 350 nm und danach eine elektrochemische Behandlung in einer Tandemzelle bei einer Stromdichte von 5 A dm-2. Der Gehalt an Tellur und Cadmium sinkt auf <5 µg l-1 und die Konzentration an chlorierter organischer Verbindung auf <1 µg l-1.
Beispiel 3
Es liegt ein Gemisch chlorierter Phenole mit einer Gesamtkonzentration von 120 mg l-1 vor. Es erfolgt nur eine Bestrahlung mit einer UV-Lampenkombination von zwei Lampen mit jeweils 5 kW in einem Wellenlängenbereich von 190 nm bis 450 nm im mobilen Betrieb. Die strahlenchemische Umsetzung führt zu einer Abreicherung der chlorierten Phenolkomponenten auf eine Gesamtkonzentration <2 µg l-1.
Beispiele chemischer Verbindungen, die mittels "KUV"-Reinigung mineralisierbar sind:
Halogenkohlenwasserstoffe:
Vinylchlorid
1,1,1-Trichlorethan
Perchlorethylen
Polychlorierte Biphenyle
1,2-Dichlorethen
Trichlorethylen
Chlorbenzen
Aromatische Kohlenwasserstoffe:
Benzen
Ethylbenzen
Toluen
Xylene
Polycyclische Kohlenwasserstoffe:
Naphthalen
Pyren
Anthracen
Benzo-(a)-pyren
Pflanzenschutzmittel:
Atrazin
Bromazil
Propazin
Sonstige organische Verbindungen:
Phenole
Alkohole
Aldehyde
Amine
N-Methylpyrrolidon
Komplexbildner
Öle, Fette, Tenside
Chemisch-Nickel
Anorganische Verbindungen:
Nitrat
Nitrit
Hydrazin
Thiocyanat
Cyanid (frei, komplex)
Ammoniak, Ammonium
Sulfid
Übersicht 2
Übersicht 3
Beispiele für Kosten und Verbrauch von "KUV"-Wasser-Reinigungs-Anlagen

Claims (7)

1. Vorrichtung und Verfahren zur Dekontamination toxisch schwermetallionenbelasteter sowie sauerstoffzehrender Wässer und Abwässer, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedlich sequentiell zusammenschaltbare Module, bestehend aus einem nach dem geteilten Zellprinzip arbeitenden elektrochemischen Tandemmodul und einer UV-Reinigungseinheit im schadstoffangepaßten Wellenlängenbereich mit einer oder mehreren UV-Lampen, die Abreicherung an schwermetall- und/oder sauerstoffzehrenden organischen Komponenten in weitem Durchflußmengenbereich, bevorzugt aber von 20 l h⁻¹ bis 20 000 l h⁻¹, vornehmen.
2. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die katodische Abscheidungsgeschwindigkeit der Schwermetallionenkomponenten im Bereich 10⁻⁶-10⁻⁴ eq · s⁻¹ · dm⁻² Katodenfläche, bevorzugt von 5 · 10⁻⁶ - 10⁻⁵ eq · s⁻¹ dm⁻² Katodenfläche Reduktionsäquivalent an einer dreidimensionalen faserförmigen Durchflußkatode erfolgt.
3. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrochemische Tandemzelle in einem galvanostatischen oder potentiostatischen Betrieb bei 35-100 V, vorzugsweise von 5-30 V und 0,5-50 A dm⁻², bevorzugt von 1-10 A dm⁻², durchgeführt wird.
4. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Eintritt der zu reinigenden Wässer und Abwässer in den Katodenraum ein Oxidationsmittel, beispielsweise Wasserstoffperoxid oder Peroxidisulfat oder Perborat in weitem Konzentrationsbereich, bevorzugt 10⁻⁵ - 10⁻¹ mol l⁻¹ zugegeben wird.
5. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die UV- Reinigungseinheit mit einer Leistung im Bereich von 0,5-50 kW ausgelegten Lichtquelle und aktinischem Licht von Wellenlängen im Spektralbereich von 180-450 nm, dem Aktionsspektrum im jeweiligen Schadensfall angepaßt, eingesetzt wird.
6. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß, angepaßt an den vorliegenden Schadensfall, entweder zuerst eine Behandlung im elektrochemischen Modul und danach in der UV-Reinigungseinheit erfolgt oder umgekehrt oder daß nur die UV-Reinigungseinheit oder das elektrochemische Modul eingesetzt wird.
7. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration an Schadstoffen vor und nach der modularen Behandlung mit Sensoren bestimmt und die zur Abreicherung der Schadstoffe erforderliche Leistung des elektrochemischen und UV-Moduls nach dem Abreicherungsgrad gewählt wird.
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