NO179970B - Anordning for rensing av vann - Google Patents

Abstract

En anordning for elektrolyttisk rensing av forurenset vann, omfattende en anode i form av en sylinder (6) med en nedre offer-flate (8); en katode i form av en horisontal plate (7) anordnet stasjonært under sylinderen, kulelageret (10) for å holde sylinderen 1 avstand fra platen for å frembringe et mellomrom mellom offer-flaten og den evre side (9) av platen; føringer (14) og lagerplater (15,16) for å tillate bevegelig opphengnlng av sylinderen og dermed aksiell nedsenklng av sylinderen etterhvert som den blir konsumert; og et rør (3) for å levere forurenset væske inn i mellomrommet (11) slik at væsken strømmer mot periferien av mellomrommet. I samsvar med oppfinnelsen er sylinderen (6) roterbart opplagret i lagerplatene (15,16). Anordningen er også utstyrt med en motor (17) og et transmisjonsbelte (18) for å rotere sylinderen, samt et høyttrykksounnstykke (35) for å levere væske under høyt trykk for å spyle offer-flaten (8) ren.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for elektrolyttisk rensing av forurenset vann, omfattende en anode i form av en oppadstående, rett, sirkulær sylinder hvis nedre endeflate danner en offer-flate; en katode i form av en plate anordnet stasjonært under sylinderen og med en horisontal, flat øvre side; avstandsstykker for å holde sylinderen en forutbestemt kort avstand fra platen for å frembringe et tomrom mellom offerflaten og den øvre side av platen; opphengsinnretninger for å tillate bevegelig opphengning av sylinderen og dermed aksiell senking av sylinderen etterhvert som den konsumeres mens det forutbestemte mellomrom opprettholdes; en elektrisitetskilde med automatisk styringsutstyr for likestrøm og med strømforbindelse til sylinderen og platen; tilførselsinnretninger for å levere forurenset væske inn i mellomrommet ved et sted i avstand fra sylinderens utvendige overflate slik at væsken strømmer mot mellomrommets periferi; og drivinnretninger for å rotere sylinderen som er roterbart opplagret i opphengsinnretningene.

Et kjent problem med anordninger av typen beskrevet ovenfor er at anodens offerflate blir belagt med urenheter og oksydasjonsprodukter under elektrolysen, som fører til redusert kapasitet eller dårligere renseeffekt. EP-0341614 og US-3944478 omtaler dette problem og foreslår mekaniske rengjøringsanordninger for å fjerne avsetningene. De foreslåtte mekaniske rengjøringsanordninger er imidlertid ikke helt ut tilfredsstillende for å fjerne avsetninger fra offer-flaten og vannet som går ut vil derfor ikke være renset i ønsket utstrekning mens den ønskede kapasitet opprettholdes, og avbrekk vil forekomme for å erstatte anoden og/eller rengjøre offerflaten med en eller annen mekanisk innretning. De foreslåtte rengjøringsanordninger kompliserer også apparatets konstruksjon.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en anordning for rensing av forurenset vann som vil mulig-gjøre effektiv rengjøring av offer-flaten slik at vannet som går ut har den ønskede høye renhet ved høy kapasitet, og som er så effektiv at ikke bare någjeldende, men til og med fremtidige miljøkrav er oppfyllt, særlig for installasjoner for kjøretøyvedlikehold som slipper ut store mengder avløpsvann som inneholder mineralolje, mekaniske arbeider som slipper ut skjæroljer, og maskinrom hvor oljelekkasje forekommer og fjernes ved rensing med vann.

Anordningen i samsvar med oppfinnelsen er i hovedsak kjennetegnet ved at anordningen omfatter innretninger for å levere væske under høyt trykk for å skylle offer-flaten ren, idet væsketilførselsinnretningen innbefatter minst ett høytrykks-munnstykke.

Oppfinnelsen vil bli forklart i nærmere detalj i det etterfølgende, med henvisning til de vedlagte tegninger. Fig. 1 viser et sideriss av en anordning for elektrolyttisk rensing av forurenset vann forsynt med et elektrolyseutstyr i samsvar med en første utførelse av oppfinnelsen, der en side av anordningens hus er tatt bort. Fig. 2 viser et sideriss av elektrolyseutstyret som inngår i

anordningen i samsvar med fig. 1.

Fig. 3 viser et snittriss av elektrolyseutstyret ifølge fig. 2 .

Fig. 4 viser et sideriss av et elektrolyseutstyr i samsvar

med en andre utførelse av oppfinnelsen.

Fig. 5 viser et snittriss av elektrolyseutstyret ifølge fig. 4 .

Anordningen ifølge oppfinnelsen utgjør en elektrolyttisk vannrenser for avløpsvann som inneholder primært mineralolje og COD-forurensninger. Imidlertid kan anordningen naturligvis benyttes for andre typer forurenset vann, slik som vann som inneholder tungmetaller.

Fig. 1 viser skjematisk en anordning for elektrolyttisk rensing av forurenset vann, omfattende et hus 1 som omslutter et elektrolyseutstyr 2 i samsvar med en første utførelse av oppfinnelsen. Forurenset vann pumpes fra en lagertank (ikke vist) med en pumpe (ikke vist) til elektrolyseutstyret gjennom et rør 3 forsynt med en elektrisk likeløpsventil eller magnetventil 4 og en styreventil 5. Elektrolyseutstyret i anordningen omfatter en øvre anode 6 av aluminium og en nedre katode 7 av rustfritt stålmateriale. Anoden er i form av en oppadstående, rett, sirkulær sylinder hvis nedre endeflate 8 danner en offer-flate, mens katoden 7 er i form av en plate anordnet stasjonært under sylinderen 6 og med en horisontal, flat øvre side 9. Avstandsstykket 10 i form av et antall rustfrie kulelagre (se fig. 2) er anordnet i platen 7 for å holde sylinderen 6 en forutbestemt kort avstand fra platen 7 for å frembringe et mellomrom 11 mellom offer-flaten 8 og den øvre side 9 av platen 7. Hvert kulelager 10 er anordnet i et lagerhus 39 bestående av elektrisk isolerende materiale. I utførelsen vist i fig. 1-3 har sylinderen 6 en sentral aksiell åpning, hensiktsmessig i form av et gjennom-gående hull slik at sylinderen 6 er åpen i begge ender. I dette tilfellet er munningen av tilførselsrøret 3 i åpningen 12 slik at avløpsvann strømmer ned gjennom hullet 12 og svinges gjennom mellomrommet 11 på alle steder rundt dens omkrets, som fører gjennom omkretsåpningen 13 mellom sylinderen 6 og platen 7 og samles opp på den radielt utad forløpende del av platen 7.

Anordningen omfatter også opphengsinnretninger for å tillate bevegelig oppheng av sylinderen 6 og dermed aksiell senking av sylinderen 6 etterhvert som den forbrukes, som holder tritt med sin minskning i volum slik at det forutbestemte mellomrom 11 forblir konstant. Sylinderen 6 hviler dermed over det hele på kulelagrene 10 og bæres av disse. Dens opphengsinnretning omfatter vertikale rustfrie stålføringer 14 og øvre og nedre isolerte lagerplater 15,16 av et egnet materiale, f.eks. "supralen" eller annet plastmateriale, montert horisontalt på føringene 14, idet den øvre lagerplate 15 er glidbart forbundet til føringene 14 mens den nedre lagerplate 16 er stivt forbundet til dem. Den sylinderiske aluminiumsanode 6 er opptatt i sirkulære huller i lagerplaten 15,16 og er glidbart opplagret i disse huller for å tillate rotasjonsbevegelse i begge lagerplatene 15,16, såvel som aksiell bevegelse under drift gjennom den nedre la.gerplate 16. I samsvar med oppfinnelsen er derfor sylinderen 6 roterbart opplagret 1 opphengsinnretningene 14,15 og for dette formål innbefatter anordningen drivinnretninger for å rotere sylinderen 6 i hver retning uten noen begrensning. Drivinnretningene omfatter en motor 17 som driver sylinderen 6 via et tannhjul- og transmisjonsbeltet 18 (vist kun i fig. 1), der det horisontale beltet omgir sylinderen 6 og er i friksjonskontakt med denne.

Anordningen er utstyrt med en kilde for elektrisitet 19 med automatisk styreutstyr for likestrøm og med strømforbindelser innbefattende pluss og minusledere 20,21 til sylinderen 6 og platen 7 respektivt, og fire glidekontakter 22 montert på den øvre lagerplate 15 ved hjelp av rustfrie stålfjærholdere 23 for å ligge i glidekontakt med den øvre side 24 av den roterende sylinder 6.

Platen 7 hviler på et stativ 25 via en isolator 41 og motoren 17 er også montert på dette stativ.

Den vertikale dimensjon av mellomrommet 11, dvs. avstanden mellom offerflaten 8 på sylinderen og den øvre side 9 av platen 7 er hensiktsmessig mellom 2,5 og 3,5 mm, fortrinnsvis 3 mm. Når avløpsvann passerer gjennom mellomrommet 11 utsettes det for en pulserende likestrøm på omlag 250 Amp. Aluminium oksyderes ved sylinderens offer-flate og aluminiumsioner i oppløsningen danner aluminiumssalter og komplekser fra urenhetene i avløpsvannet og disse aluminiumsioner og komplekser binder i sin tur andre substanser som er tilstede i avløpsvannet, f.eks. mineralolje, etc. Det behandlede avløpsvann blir så tillatt å strømme over kantene av platen, ned inn i en oppsamlingstrakt 26 og over på en grovfilter-kasse 27 av rustfritt stål med et stoffilter for å oppfange de utfelte avfallsprodukter, mens renset vann transporteres bort via en buffertank 29 og overstrømningsrør 30 til et stoffilter 31 og deretter via en tank med rent vann til en drenering eller til en buffertank for gjenbruk. Anordningens hus ventileres ved hjelp av en vifte 33.

Sylinderens 6 offerflate 8 må rengjøres og for dette formål innbefatter anordningen i samsvar med oppfinnelsen innretninger for å levere væske under høyt trykk, hensiktsmessig 160 bar eller over, i retningen av offerflaten 8 for å skylle den ren for urenheter. Væsketilførselsinnretningen som er vist innbefatter en høytrykkspumpe 34 som pumper væske fra buffertanken 29 til et høyttrykksmunnstykke 35 (se fig. 2 og 3), hensiktsmessig av skjærtypen, dvs. den leverer en væskestråle 40 som i en dimensjon er ekstremt smal og dermed produserer en skjærende virkning i likhet med eggen på en kniv ved støtflaten. Høytrykksmunnstykket 35 er anordnet i en holder 36 montert på den nedre side av platen 7, idet platen 7 er anordnet i området av holderen 36 med en langstrakt åpning 37 (se fig. 3), gjennom hvilken den divergerende stråle 40 av høytrykksvæske passerer fra et divergerende rom 38 i holderen 36 og treffer offer-flaten 8 med en radiell forlengelse som dekker hele den radielle dimensjon av offer-flaten. For å oppnå optimal rensevirkning, opphører med fordel leveringen av avløpsvann til mellomrommet 11 når høyttrykks-skylling er på gang. Avløpsvann kan så resirku-leres etter at offer-flaten er blitt rengjort. Anordningen innbefatter hensiktsmessig en måle- og styreanordning (ikke vist) for å måle potensialet mellom anoden og katoden. Når potensialet overskrider en forutbestemt verdi sender måle- og styreanordningen ut et signal for å avstenge tilførselen av avløpsvann til mellomrommet 11 og samtidig et signal for å starte høyttrykkspumpen 34 og dermed høyttrykksrensingen mens sylinderen 6 fortsatt roterer.

Fig. 4 og 5 viser nok en utførelse av elektrolyseutstyret der sylinderen 6 er homogen tvers gjennom, dvs. massiv, slik at offer-flaten 8 er en sirkelflate istedenfor en ring som i utførelsen først beskrevet. Dette gir anordningen betraktelig øket kapasitet. Det forurensede vann leveres inn i mellomrommet 11 gjennom en rund åpning 50 i platen 7 (se fig. 5), idet røret 3 forløper under platen 7 og er festet til dette nær åpningen 50. Hele offer-flaten 8 må benyttes for elektrolyse da områder ellers vil fremkomme hvor anoden 6 ikke er blitt konsumert og offer-flaten vil bli ujevn. Det forurensede vann blir derfor levert eksentrisk i forhold til den sirkulære offer-flate 8, åpningen 50 er derfor plassert eksentrisk en kort avstand fra sylinderens senterlinje, hensiktsmessig 2-10 mm. I denne utførelsen omfatter strømfor-bindelsen til anoden 6 også et koplingslegeme 51 av et elektrisk ledende materiale med en nedre sylindrisk del 52 for opptak i en sentral, sirkulær åpning 53 i den øvre lagerplate 15. Koplingslegemet 51 har en flens 54 som hviler fritt mot den øvre side av lagerplaten 15. Koplingshuset 51 er skrudd til anoden 6 med skruer 55 og ved hjelp av dens flens 54 og nedre del 52 er i glidekontakt med den øvre lagerplate 15. Den sistnevnte er også anordnet med en konsentrisk åpning 56 for opptak av den øvre endedel av anoden 6, idet denne endedel dermed også er i glidekontakt med den øvre lagerplate 15 slik at anoden 6 og koplingslegemet 51 kan rotere som en enhet i lagerplatene 15,16. Strømmen overføres fra lederen 20 til koplingslegemet 51 via et sett glidekontakter 57 montert ved siden av koplingslegemet 51 i fjærkontakt med dette. Høyttrykksmunnstykket er anordnet for å frembringe en høyttrykksstråle som er spredd slik at offer-flaten 8 blir behandlet fra senter ut mot periferien. "Utførelsen ifølge fig. 4 og 5 er foretrukket fremfor den først beskrevne utførelsen fordi anoden 6 gir en større og maksimal offer-flate 8, og også fordi det ekstra koplingslegemet 51 med sine glidekontakter 57 og anoden 6 og den øvre lagerplate 15 kan bevege seg aksielt nedad langs føringene som en enhet (anoden 6 og koplingslegemet 51 roterer samtidig i lagerplatene 15,16).

Aluminiumsanoden 6 konsumeres under drift og når den øvre lagerplate 15 har nådd nærheten av den nedre lagerplate 16 fjernes restene av aluminiumsanoden 6 og en ny anode med full høyde innsettes.

Dreining av sylinderen 6 medfører i en ekstremt høy grad av utfellingseffektivitet. Anordningen krever et minimum av vedlikehold og er svært enkel å installere på eksisterende utstyr slik som installasjoner for kjøretøyvedlikehold. Rensingen muliggjør at et lukket system kan brukes for installasjoner, f.eks. for bilvask-maskiner. Energiforbruket er lavt og svært lite hydrogengass dannes under elektrolysen.

Kontinuerlig rotasjon av sylinderen 6 sikrer at den vil konsumeres jevnere over hele offer-flaten 8 enn dersom sylinderen ble holdt stille. Dette forklares sannsynligvis ved dette at strømbanene gjennom væsken mellom anoden 6 og katoden 7 kontinuerlig endrer sine relative kontaktpunkter på elektrodeflåtene 8,9 når offer-flaten 8 roterer omkring sitt senter mens katoden 7 er stasjonær. I et eksperiment ble avfallsvann som inneholder 0,35 g olje/liter fra en installa-sjon for kjøretøyvedlikehold renset ved bruk av anordningen som illustrert i fig. 1, der sylinderen 6 ble dreid ved en hastighet på 12 rpm og rent vann ble oppnådd med en kapasitet på 1000 l/time. Strømstyrken var 250 Amp. Sylinderen 6 ble konsumert jevn over hele offer-flaten 8. Når strømstyrken falt til en forutbestemt nedre verdi, som indikerer et belegg av avsetninger på offer-flaten 8, ble tilførselen av avløpsvann avstengt og høytrykkspumpen 34 ble startet for å levere væske ved et trykk på 160 bar til munnstykket 35 som rettet en kraftig væskestråle 40 mot offer-flaten 3 slik at belegget ble skåret bort. Denne høyttrykksspyling varte i 8 sekunder slik at sylinderen 6 hadde tid til å rotere en god omdreining, som var tilstrekkelig til å fjerne belegget og øke strømstyrken til det ønskede driftsnivå. Under skyllingen og for en liten stund etterpå, ble avløpsvann igjen levert til mellomrommet 11, idet avløpsvannet hensiktsmessig ble resirkulert til lagertanken.

Om ønsket kan det enkeltstående høyttrykks-munnstykket erstattes med to eller flere høyttrykks-munnstykker, der væskestrålene behandler forskjellige deler av offer-flaten i et radielt overlappende forhold. I utførelsene ifølge fig. 4 og 5 kan åpningen 50 være sirkulær eller avlang og bueformet. Den kan også erstattes med to eller flere åpninger med små huller som befinner seg i nærheten av, men fortsatt en kort avstand fra senterlinjen (rotasjonsaksen) gjennom sylinderen 6.

Avhengig av typen avløpsvann, kan det elektrolyttisk rensede vann utsettes for andre renseprosesser, f.eks. osmose, for å fjerne salter og andre substanser som ikke kan fanges opp ved hjelp av elektrolyse.

Claims (10)

1. Anordning for elektrolyttisk rensing av forurenset vann, omfattende en anode i form av en oppadstående, rett, sirkulær sylinder (6) hvis nedre endeflate danner en offer-flate (8); en katode i form av en plate (7) anordnet stasjonært under sylinderen (6) og med en horisontal, flat, øvre side; avstandsstykker (10) for å holde sylinderen (6) en forutbestemt kort avstand fra platen (7) for å frembringe et mellomrom (11) mellom offerflaten (8) og den øvre side (9) av platen (7); opphengsinnretninger (14,15,16) for å tillate bevegelig opphengning av sylinderen (6) og dermed aksiell senking av sylinderen etterhvert som den konsumeres mens det forutbestemte mellomrom (11) opprettholdes; en elektrisitetskilde (19) med automatisk styringsutstyr for likestrøm og med strømforbindelser (20,21,22,51,57) til sylinderen og platen; tilførselsinnretninger (3) for å levere forurenset væske inn i mellomrommet (11) ved et sted i avstand fra sylinderens (6) utvendige overflate slik at væsken strømmer mot mellomrommets (11) periferi; og drivinnretninger (17,18) for å rotere sylinderen (6) som er roterbart opplagret i opphengsinnretningene (14,15,16), karakterisert ved at anordningen omfatter innretninger (34,35) for å levere væske under høyt trykk for å skylle offer-flaten (8) ren, idet væsketilførselsinnretningen innbefatter minst ett høyttrykks-munnstykke (35).

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at avstanden mellom anoden og katoden er 2,5 - 3,5 mm, fortrinnsvis 3 mm.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at høytrykksmunnstykket (35) er av skjærtypen.

4 . Anordning ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at avstandsstykkene innbefatter kulelagre (10) montert i platen (7) og som bærer sylinderen (6) for å tillate dens dreining, der kulelagrene (10) er anordnet i lagerhus (39) av elektrisk isolerende materiale.

5 . Anordning ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at sylinderen (6) innbefatter et alumin-iumsmateriale som, gjennom elektrolyse fra offer-flaten (8) utsender aluminiumsioner til væsken som passerer gjennom mellomrommet (11).

6. Anordning ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at sylinderen (6) har en sentral åpning (12) som løper gjennom den, inn i hvilken åpning (12) munner et rør (3) av tilførselsinnretningen ut, idet offer-flaten (8) har ringform.

7 . Anordning ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at sylinderen (6) er massiv, i hvilket tilfellet offer-flaten (8) har form av en sirkelflate, og at platen (7) er forsynt med minst en eksentrisk åpning (50) til hvilken tilførselsinnretningen (3) er forbundet.

8. Anordning ifølge et av kravene 1-7, karakterisert ved at opphengsinnretningen innbefatter et antall vertikale føringer (14) som hviler på platen (7), og øvre og nedre lagerplater (15,16) med sirkulære åpninger for fritt opptak av sylinderen (6) for dens rotasjon i forhold til lagerplatene (15,16), der den nedre lagerplate (16) er stivt forbundet til føringene (14) og den øvre lagerplate (15) er glidbart forbundet til føringene (14) for nedsenking etterhvert som sylinderen (6) konsumeres og samtidig med sylinderen (6).

9. Anordning ifølge krav 6 eller 7 i kombinasjon med krav 8, karakterisert ved at strømforbindelsene innbefatter et rett, sirkulært forbindelseslegeme (51) anordnet konsentrisk og festet til den øvre side (24) av sylinderen (6) og forløper gjennom en konsentrisk åpning (53) i den øvre lagerplate (15), og har også en flens (54) av lignende radielt fremstikk for samvirke med den øvre lagerplate (15) som sikrer at den følger sylinderen (6) og forbindelseslegemet (51) etterhvert som de beveger seg aksielt nedad under drift.

10. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at den eksentriske åpning (50) har sirkulær eller avlang, fortrinnsvis bueformet tverrsnitt og at den indre kant av åpningen (50) er plassert i en avstand på 2-10 mm fra sylinderens (6) senterlinje.