DE69103369T2

DE69103369T2 - Methode zur reinigung von seewasser und boot zur reinigung von schmutzigem wasser.

Info

Publication number: DE69103369T2
Application number: DE69103369T
Authority: DE
Inventors: Masakuni Kanai
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-04-09
Filing date: 1991-04-09
Publication date: 1995-02-16
Anticipated expiration: 2011-04-10
Also published as: JP2980639B2; DE69103369D1; KR920004088U; US5256263A; JPH03293090A; CA2058623C; KR950000778Y1; EP0480055A1; EP0480055B1; WO1991015431A1; CA2058623A1; EP0480055A4

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Süßwasser und ein Boot zum Durchführen dieses Verfahrens.
Anders als im Meer oder in flüssen kann das Wasser in einem See (womit hier außer Seen auch Teiche, Sumpfgewässer und ähnliches gemeint sind) nur schwer in Bewegung versetzt werden, was zur Stagnation und zu nicht ausreichender Selbstreinigung führt, so daß die Verunreinigung des Seewassers immer mehr zunimmt und es dadurch häufig zu Algenwachstum, Geruchsentwicklung und ähnlichem kommt.
Die Reinigung von verunreinigtem Süßwasser ist bisher in der Weise erfolgt, daß entweder ein Belüftungssystem an einem See eingerichtet wurde, eine Wasseraufbereitungsanlage am Land geschaffen wurde oder Wasser zur Aufbereitung aus dem See abgepumpt wurde.
Allerdings erfordert die gleichmäßige Reinigung von Süßwasser unter Einsatz eines Belüftungssystems viel Zeit. Für die Reinigung von Süßwasser mittels einer Wasseraufbereitungsanlage ist die Schaffung eines Rohrleitungssystems zum Ansaugen und Verteilen des Wassers über den gesamten See erforderlich, wodurch leider der Bootsverkehr behindert wird, so daß es schwierig ist, das Seewasser gleichmäßig zu reinigen.
Die SU-A 958 329 offenbart eine Wasserbelüftungseinrichtung, die konzentrisch angeordnete perforierte Elektroden aufweist, über die aufgrund der Bootsbewegung Wasser strömt. Die durch Elektrolyse erzeugten kleinen Gasbläschen bewirken eine effektive und wirtschaftliche Belüftung des Wassers, da die H- Bläschen die flotation der leichten Verunreinigungsteilchen fördert, die oxidiert werden. Die schweren Teilchen sinken auf den Boden des Wasserkörpers.
Die JP-A 57 53287 offenbart die Aufbereitung von Abwasser, das gelöste organische Stoffe enthält. Dabei wird Wasser, das organische Stoffe enthält und einen CSB von 10 ppm oder darunter hat, beispielsweise geklärtes Abwasser, in eine Elektrolysezelle geleitet, wo es unter Zusatz eines Eisensalzes als Flockenbildner in Gegenwart von CaF&sub2; zwischen zwei Elektroden elektrolytisch behandelt wird. Die elektrolytische Behandlung erfolgt durch Einleiten eines elektrischen Stromes von etwa 30 bis 200 A/m² während einer Behandlungszeit von beispielsweise etwa 30 bis 60 Minuten. Mit dieser Behandlung kann man gereinigtes Wasser erhalten, dessen CSB auf etwa 0,5 ppm oder darunter abgesunken ist.
Die FR-A 2 123 321 offenbart ein Verfahren zur Wasseraufbereitung durch Entfernen von Verunreinigungen, bei dem das Wasser mit einem metallischen Element in Berührung gebracht wird, das entweder unmittelbar oder mittels galvanischer Phänomene in Wasser löslich ist, um ein Flockungshydroxid zu bilden, das zum Ausflocken der Verunreinigungsteilchen führt. Die flocken werden dann aus dem Wasser entfernt.
Ein Nachteil der vorgenannten Verfahren ist, daß sie keine Bedingungen schaffen, bei denen die oxidierten Verunreinigungsteilchen dauerhaft stabil und nicht die Quelle einer sekundären Verunreinigung sind. Außerdem haben die nicht oxidierten schwereren Teilchen die Tendenz, auf den Grund des Sees bzw. des Wasserkörpers abzusinken.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die genannten Nachteile zu beseitigen und ein Verfahren zur Reinigung von Süßwasser sowie Mittel zum Durchführen dieses Verfahrens zur Verfügung zu stellen, die eine sekundäre Verunreinigung weitgehend verhindern.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren nach Anspruch 1 und durch das Boot nach Anspruch 5. In den Unteransprüchen sind geeignete und bevorzugte Ausführungsformen definiert.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Reinigen von Süßwasser zur Verfügung gestellt. Das Verfahren umfaßt die folgenden Schritte: Betreiben eines Bootes auf einem See, wobei das Boot mit einer Calciumfluorid-Elektrolysiereinrichtung, einer elektrisch mit der Elektrolysiereinrichtung verbundenen Gleichspannungsversorgung und einer Koaguliermittel-Abgabeeinrichtung ausgestattet ist, und Einleiten des Süßwassers in die Elektrolysiereinrichtung unter gleichzeitigem Zugießen von Koaguliermittel in das Süßwasser mit Hilfe der Koaguliermittel-Abgabeeinrichtung.
Das Boot ist außerdem mit einer Flockensammeleinrichtung ausgestattet, mit der ein Teil der gebildeten Flocken aufgenommen wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das in die Elektrolysiereinrichtung eingeleitete Süßwasser unter Rühren aufbereitet.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Boot zum Durchführen des genannten Verfahrens (d.h. ein Boot zum Reinigen von verunreinigtem Wasser) zur Verfügung gestellt. Das Boot weist auf: eine Elektrolysiereinrichtung, die hängend in einem unteren Bereich des Bootes angeordnet ist und die mehrere Elektrodenplatten, die an Verstrebungen in geeigneten Abständen nebeneinander angeordnet sind, und jeweils zwischen zwei nebeneinander angeordneten Elektrodenplatten einen Käfig zur Aufnahme von Fluorit umfaßt; eine Koaguliermittel-Abgabevorrichtung, die eine Leitung einschließt, die mit Düsen zur Abgabe von Koaguliermittel versehen und vor den Elektrodenplatten angeordnet ist, und einen auf dem Boot untergebrachten Koaguliermitteltank sowie eine auf dem Boot untergebrachte und elektrisch mit der Elektrolysiereinrichtung verbundene Gleichspannungsversorgung.
ferner ist eine Flockensammeleinrichtung vorgesehen, von der mindestens ein Teil in einem hinteren Bereich des Bootes angeordnet ist.
Bei der vorstehend beschriebenen Erfindung wird das Boot zum Reinigen von verunreinigtem Wasser, auf dem die Calciumfluorid-Elektrolysiereinrichtung, die Gleichspannungsversorgung und die Koaguliermittel-Abgabevorrichtung nach Erfordernis angeordnet sind, auf einem See betrieben. Beim Betreiben des Bootes zur Reinigung von verunreinigtem Wasser wird die Elektrolysiereinrichtung eingeschaltet, und es wird Koaguliermittel in die mit Düsen zur Abgabe von Koaguliermittel versehene Leitung eingespeist; damit strömt Seewasser zwischen den Elektroden hindurch, wobei es mit Fluorionen (F&supmin;) und Koaguliermittel versetzt wird. Die Fluorionen bewirken, daß die im Seewasser enthaltenen Verunreinigungen Flocken bilden, und das Koaguliermittel bewirkt eine Vergrößerung der Flocken, so daß das Seewasser geeinigt werden kann. Ein Teil der großen Flocken wird mit Hilfe der Flockensammeleinrichtung vom Boot aufgenommen, und ein Teil der Flocken setzt sich infolge einer Volumenverringerung durch die hydrophobe Wirkung der flocken auf dem Grund des Sees ab. Das gereinigte Wasser fließt in den See zurück, während das Boot betrieben wird. Wenn also das Boot zur Reinigung von verunreinigtem Wasser auf dem gesamten See betrieben wird, kann somit das Wasser des Sees gleichmäßig gereinigt werden. Wird das Boot nur in einem bestimmten Bereich des Sees betrieben, wird eine verstärkte oder eine lokale Reinigung des Seewassers erleichtert.
Erfindungsgemäß kann durch den Betrieb des Boots zum Reinigen von verunreinigtem Wasser in einem Teilbereich eines Sees ein Teil des Seewassers selektiv behandelt werden. Im Gegensatz dazu erlaubt der Betrieb des Bootes auf einem ganzen See die Behandlung des gesamten Seewassers. Ferner erlaubt es die Erfindung, gleichzeitig und kontinuierlich ohne weitere Eingriffe Seewasser in das Boot einzuleiten und gereinigtes Wasser wieder in den See abzugeben.
Ferner ermöglicht es die Erfindung, Süßwasser in einem einfachen Vorgang energiesparend und innerhalb deutlich kürzerer Zeit gleichmäßig zu reinigen, wobei gleichzeitig eine sekundäre Verunreinigung in wirksamer Weise verhindert wird.
fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bootes zur Reinigung von verunreinigtem Wasser.
Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1.
Fig. 3 ist ein Aufriß des Bootes zum Reinigen von verunreinigtem Wasser gemäß Fig. 1.
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Boot zum Reinigen verunreinigten Wassers unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben. Das Boot zum Reinigen verunreinigten Wassers in form eines Doppelrumpfbootes oder Katamarans, das allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehen ist, umfaßt ein Paar Schiffsrümpfe 16, 17, die einander gegenüber angeordnet sind, und ein Deck 2, das zwischen den Rümpfen 16 und 17 angeordnet ist. Auf dem Deck 2 sind ein Koaguliermitteltank 3 zur Aufnahme einer wäßrigen Koaguliermittellösung, beispielsweise einer wäßrigen Lösung eines eisenhaltigen Koaguliermittels, ein Flockenaufnahmebehälter 4 zur Aufnahme eingesammelter flocken und eine Gleichspannungsversorgung 5 untergebracht. Der Koaguliermitteltank 3 ist über eine mit einem Ventil 6 versehene Zuleitung 7 mit einer Leitung 8 verbunden, die mit Düsen zur Abgabe von Koaguliermittel versehen ist. Die Düsen zur Abgabe von Koaguliermittel sind alle dazu eingerichtet, die wäßrige Lösung tropfenweise abzugeben. Damit wird eine Koaguliermittel-Abgabeeinrichtung zur Verfügung gestellt. Zu dem Boot gehören ferner eine vordere Verstrebung 10 und eine hintere Verstrebung 11, die im unteren Bereich des Bootes hinter der Leitung 8 mit den Koaguliermittel-Abgabedüsen angeordnet sind und sich in geeignetem Abstand voneinander (bezogen auf die Längsachse des Bootes) zwischen den Schiffsrümpfen 16 und 17 erstrecken. Die Verstrebungen 10 und 11 tragen mehrere Kathodenplatten 9&sub1; und Anodenplatten 9&sub2;, die elektrisch so mit der Gleichspannungsversorgung 5 verbunden sind, daß sie abwechselnd in geeignete Abstände gebracht werden können. Hinter der hinteren Verstrebung 11 ist eine Wanne 12 zur Flockenaufnahme in der Weise angeordnet, daß sie sich zwischen den Rümpfen 16 und 17 erstreckt. Die Wanne 12 ist an ihrer Unterseite über eine Rohrleitung 13 und eine Flockenansaugpumpe (nicht abgebildet) mit dem Flockenaufnahmebehälter 4 verbunden. Damit wird eine Flockensammeleinrichtung zur Verfügung gestellt.
Zwischen den einander gegenüber liegenden Oberflächen von je zwei benachbarten Elektrodenplatten 9&sub1; und 9&sub2; ist hängend ein Käfig 14 befestigt, der das fluorid 19 aufnimmt, welches hauptsächlich aus Calciumfluorid in Pulver-, Körnchen- oder Klumpenform besteht. (Der Käfig 14 und das fluorid 19 sind in fig. 1 nicht eingezeichnet.) Die Elektrodenplatten 9&sub1; und 9&sub2; und der Käfig 14 tauchen in dem von den beiden Rümpfen 16 und 17 begrenzten Durchflußbereich 18 in das Süßwasser ein. Die Elektrodenplatten 9&sub1; und 9&sub2;, das Fluorid 19 und der Käfig 14, die wie beschrieben angeordnet sind, bilden zusammen die Elektrolysiereinrichtung. Auf Wunsch können an geeigneten Stellen zwischen den Elektrodenplatten 9&sub1; und 9&sub2; Einrichtungen zum Aufrühren des Wassers, beispielsweise Ablenkbleche, angebracht werden. Mit dem Bezugszeichen 15 ist in den Zeichnungen eine Antriebsschraube bezeichnet.
Im folgenden werden die Betriebsweise des Bootes für die Reinigung verunreinigten Wassers und die Art und Weise der Reinigung von Süßwasser durch das Boot beschrieben. Wenn das Boot zur Reinigung verunreinigten Wassers in Vorwärtsrichtung mit geringer Geschwindigkeit über einen See gefahren wird, fließt Seewasser in den tunnelartigen Durchflußbereich 18, der vom Deck 2 und den einander gegenüber liegenden Schiffsrümpfen 16 und 7 gebildet wird, und anschließend zwischen den Elektrodenplatten 9&sub1; und 9&sub2; hindurch nach hinten aus dem Boot heraus.
Mit der Vorwärtsbewegung des Bootes wird die Gleichspannungsversorgung 5 eingeschaltet, so daß zwischen den Elektrodenplatten 9&sub1; und 9&sub2; eine Gleichspannung von 3 V oder mehr anliegt, und das Ventil 6 wird geöffnet, um die wäßrige Koaguliermittellösung über die Abgabedüsen der Leitung 8 tropfenweise in das durch den Durchflußbereich hindurchfließende Seewasser abzugeben. Dabei werden aus dem Fluorid 19 Fluorionen (F&supmin;) gebildet, die im Wasser enthaltene Verunreinigungsstoffe Fluorieren, wobei Fluoride mit hoher Polarität entstehen. Infolge ihrer positiven und negativen Ladungen koagulieren die Fluoride miteinander unter Flockenbildung, so daß das Seewasser gereinigt wird. An die so entstandenen Flocken lagern sich kleine Wasserstoffgasbläschen an, so daß sie an die Wasseroberfläche aufsteigen können, wobei die aus dem eisenhaltigen Koaguliermittel gebildeten Eisenionen (Fe³&spplus;) die Flockenbildung verstärken, so daß größere Flocken entstehen. Die Flocken strömen dann in die Wanne 12 und werden vom Flockenaufnahmebehälter 4 aufgenommen, während der größte Teil des gereinigten Wassers durch den Durchflußbereich 18 zwischen den Rümpfen 16 und 17 nach hinten herausströmt.
Die durch die Einwirkung der Fluorionen gebildeten Flocken werden etwa 30 Minuten nach ihrer Entstehung hydrophob, so daß das Volumen eines Teils der Flocken um 1/5 bis 1/10 abnimmt, was dazu führt, daß sie sich auf dem Seegrund absetzen, wo sie sich in einem Gemisch von Ton, Calciumsilikat, Kalk und ähnlichem verfestigen, so daß sie keinen organischen Schlamm bilden. Aus diesem Grund ist es nicht unbedingt erforderlich, alle Flocken einzusammeln. Außerdem verbinden sich während der elektrolytischen Behandlung entstehende Calciumionen (Ca²&spplus;) mit freien fluorionen zu schwer löslichem Calciumfluorid, das sich absetzt. Algen, wie beispielsweise Grünalgen, und ihre Sporen werden in gleicher Weise behandelt.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung kann so aufgebaut sein, daß die beschriebene Elektrolysiereinrichtung usw. auf einem Flachboot untergebracht werden, das von einem Schleppboot gezogen wird.
Außerdem kann die Antriebsschraube vertikal beweglich sein, so daß auf dem Seegrund abgesetzter Schlamm aufgerührt und elektrolytisch behandelt werden kann, wobei ein Material entsteht, das die Öffentlichkeit nicht belästigt.

Claims

1. Verfahren zum Reinigen von Süßwasser, bei dem man ein Boot (1) auf einem See betreibt, wobei das Boot mit einer Elektrolysiereinrichtung und mit einer Gleichspannungsversorgung (5) ausgestattet ist, die mit der Elektrolysiereinrichtung elektrisch verbunden ist, und wobei man Süßwasser in die Elektrolysiereinrichtung einführt,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Elektrolysiereinrichtung eine Calciumfluorid-Elektrolysiereinrichtung (9&sub1;, 9&sub2;, 14, 19) ist und das Boot weiterhin eine Koaguliermittel-Abgabeeinrichtung (3, 6, 7, 8) und eine Flocken-Sammeleinrichtung (4, 12, 13) aufweist,

wobei man das Verfahren so durchführt, daß man gleichzeitig zur Bildung von flocken Koaguliermittel in das Süßwasser mit Hilfe der Koaguliermittel-Abgabeeinrichtung (3, 6, 7, 8) eingießt und einen Teil der erzeugten flocken mit Hilfe der Flocken-Sammeleinrichtung (4, 12, 13) sammelt, wobei sich der verbleibende Teil durch die hydrophobe Wirkung der flocken auf dem Seegrund absetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man verunreinigende Substanzen im Süßwasser zur Bildung von flocken mit Fluorionen fluoriert, die in der Elektrolysiereinrichtung (9&sub1;, 9&sub2;, 14, 19) erzeugt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man durch Eingießen von Eisen-Koaguliermittel in das Süßwasser eine Zunahme der Teilchengröße der flocken unterstützt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man das Süßwasser unter Rühren behandelt.

5. Boot zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend eine Elektrolysiereinrichtung, die hängend in einem unteren Bereich des Bootes angeordnet ist, und eine Gleichspannungsversorgung (5), die auf dem Boot angeordnet und mit der Elektrolysiereinrichtung elektrisch verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Elektrolysiereinrichtung mehrere Elektrodenplatten (9&sub1;, 9&sub2;) umfaßt, die an Verstrebungen (10, 11) in geeigneten Abständen nebeneinander angeordnet sind, wobei jeweils zwischen zwei nebeneinander angeordneten Elektrodenplatten (9&sub1;, 9&sub2;) ein Käfig (14) zur Aufnahme von fluorid (19) angeordnet ist;

wobei das Boot weiter aufweist

eine Koaguliermittel-Abgabeeinrichtung (3, 6, 7, 8), die eine Leitung (8) einschließt, die mit Düsen zur Abgabe von Koaguliermittel versehen und vor den Elektrodenplatten (9&sub1;, 9&sub2;) angeordnet ist,

einen auf dem Boot untergebrachten Koaguliermitteltank (3) und eine Flocken-Sammeleinrichtung (4, 12, 13), von der mindestens ein Teil in einem hinteren Bereich des Bootes angeordnet ist.

6. Boot nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Paar Schiffsrümpfe (16, 17), die einander gegenüberliegend angeordnet sind, um dazwischen einen Durchflußbereich (18) zu bilden, wobei die Elektrolysiereinrichtung (9&sub1;, 9&sub2;, 14, 19) in dem Durchflußbereich (18) angeordnet ist.

7. Boot nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstrebungen (10, 11) zwischen den Schiffsrümpfen (16, 17) angeordnet sind, und daß die flocken-Sammeleinrichtung (4, 12, 13) eine zwischen den Rümpfen (16, 17) angeordnete Wanne (12) einschließt.