WO1999057062A2 - Verfahren und anlage zur eliminierung von phosphat aus flüssigkeiten, insbesondere abwässern, fliessenden gewässern oder dergleichen - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method and a system for eliminating phosphate from liquids, in particular wastewater, flowing water or the like.
- the invention also provides a preferred embodiment of a system for carrying out the method.
- the present invention has for its object to provide another method for eliminating the phosphate in the waters mentioned, in which the required chemical substances are not required.
- a method of the type mentioned at the outset is proposed, which is characterized in that the metal ions required for the precipitation of the phosphate, in particular Fe 3+ and Al 3+ , are produced by electrolysis of the waste water or water bodies by means of iron charged with electrical current. and aluminum electrodes are formed such that metal ions and hydrogen ions flow positively charged to the cathode and negatively charged to the anode, where they are discharged and deposited as atoms and passed into the wastewater to effect phosphate elimination.
- An advantage of the method according to the invention is an improved overall cleaning of the wastewater stream with regard to the pH value, improved sedimentation conditions of sludge, reduction of COD, BOD or the like. Furthermore, the method according to the invention eliminates road transport with liquid precipitants, such as iron or aluminum solutions, which are hazardous substances for the environment. By dispensing with the addition of these solutions, the necessary tank systems for storage are no longer required, and the wastewater has a generally improved cleaning performance.
- liquid precipitants such as iron or aluminum solutions
- the electrodes as anodes or cathodes consist of any iron and aluminum alloys.
- the method according to the invention is also characterized in that the supply to the electrodes has the same pole or can be switched.
- the figure of the drawing shows in principle the representation of the system for performing the method.
- the waste water to be eliminated by phosphate is passed through a U-shaped channel 1.
- a plastic support frame 2 in the form of a battery alternately several steel and Aluminum elements 3, which are alternately connected to one another and are connected to a control cabinet via a two-pole electrical cable 4.
- the control cabinet 5 contains a transformer, rectifier, pole-changing switch, voltmeter, ammeter, contactor and FL switch, fuses and the outlets to the electrodes.
- a control switching device is also contained in the control cabinet 5.
- the control cabinet 5 is also connected via a cable 6 to a measuring point and via a cable 7 to the power supply.
- the electrodes 3 can consist of any steel and aluminum alloys and are designed as a cathode and anode with a number and size of sacrificial electrodes determined according to the inflow load.
- the electrodes are connected to electrical current, the voltage and current of which can be regulated.
- the existing conductivity of the wastewater or water creates a bridge between the positively and negatively polarized metal plates, which causes the released metal ions to migrate accordingly, where they are converted into metal atoms at the corresponding electrodes and act to eliminate the phosphate.
- the system can be assembled in a modular design, pre-assembled in plastic-steel-stainless steel-concrete-ceramic-glass fiber parts or other wastewater-resistant materials.
- the modules are manufactured according to channel dimensions and assembled at the location specified in the system.
- the system can also be delivered and assembled in individual parts.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Eliminierung von Phosphat aus Flüssigkeiten, insbesondere Abwässern, fließenden Gewässern od. dgl., und ist dadurch gekennzeichnet, daß die zur Fällung des Phosphates erforderlichen Metallionen, insbesondere Fe?3+ und Al3+¿, durch Elektrolyse der Abwässer oder Gewässer mittels durch elektrischen Strom beaufschlagter Eisen- und/oder Aluminiumelektroden gebildet werden, derart, daß Metallionen und Wasserstoffionen positiv geladen zur Kathode und negativ geladen zur Anode strömen, wo sie entladen und als Atome abgeschieden und in das Abwasser geleitet werden und so die Phosphateliminierung bewirken. Die Erfindung betrifft ferner eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.
Description
Bezeichnung:
Verfahren und Anlage zur Eliminierung von Phosphat aus Flüssigkeiten, insbesondere Abwässern, fließenden Gewässern od. dgl.
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Eliminierung von Phosphat aus Flüssigkeiten, insbesondere Abwässern, fließenden Gewässern od. dgl. Außerdem gibt die Erfindung eine bevorzugte Ausführungsform einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens an.
Bekanntlich trägt das Phosphat in Abwässern und fließenden Gewässern zur Bildung von Algen und anderem Phytoplankton als Verursacher massenhafter Algenentwicklung und deren katastrophaler Folgen für Seen und Meere bei.
Die bisher bekannten Verfahren zur Eliminierung von Phosphaten aus den genannten Gewässern beruhen ausschließlich auf der Anwendung von Chemikalien. So bilden sehr viele mehrwertige Metallionen nach Zugabe zum Abwasser mit den darin gelösten Phosphationen unlösliche Verbindungen, die durch Ausflockung eliminiert werden können. Zur Phosphatfällung werden aus wirtschaftlichen Gründen Fe3+ , Al3+, F2+ und Ca2+ ungelöst oder als Lösungen eingesetzt. Durch die Dosierung von Metallsalzen erfolgt ein Anionenaüstausch, P04 3" wird entfernt und Cl" oder
SO4" gelangt in das Abwasser.
Weitergehende Erklärungen über die chemische und biologische Phosphatfällung ergeben sich aus dem Lehrbuch „Abwassertechnik"
Hosang/Bischof, B.G. Teubner, Stuttgart, 1993, S. 459 bis S. 470, sowie aus dem ATV-Arbeitsblatt, S. 4 bis S. 13. Auch der Firmenprospekt „KRONOS Wasser-Fibel, Phosphat-Elimination" der Kronos International Inc., Langenfeld, beschreibt biologische Verfahren zur Phosphateliminierung.
Sämtliche vorbekannten Verfahren beruhen also auf der chemischen oder biologischen Phosphateliminierung und benötigen daher die großtechnische Herstellung und Anlieferung entsprechender Chemikalien, um die Phosphatfällung durchzuführen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein anderes Verfahren zur Eliminierung des Phosphates in den genannten Gewässern zu schaffen, bei dem die erforderlichen chemischen Substanzen nicht benötigt werden.
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird ein Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die zur Fällung des Phosphates erforderlichen Metallionen, insbesondere Fe3+ und Al3+, durch Elektrolyse der Abwässer oder Gewässer mittels durch elektrischen Strom beaufschlagte Eisen- und Aluminiumelektroden gebildet werden, derart, daß Metallionen und Wasserstoffionen positiv geladen zur Kathode und negativ geladen zur Anode strömen, wo sie entladen und als Atome abgeschieden und in das Abwasser geleitet werden und so die Phosphateliminierung bewirken.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden mehrere Vorteile erreicht. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine verbesserte Gesamtreinigung des Abwasserstroms im Hinblick auf den Ph-Wert, verbesserte Absetzungsbedingungen von Schlämmen, Reduzierung von CSB, BSB od. dgl. Ferner entfallen durch das erfindungsgemäße Verfah-
ren Straßentransport mit Flüssigfällmitteln, wie Eisen- oder Aluminiumlösungen, die Gefahrenstoffe für die Umwelt darstellen. Durch den Wegfall der Zudosierung dieser Lösungen entfallen notwendige Tankanlagen zur Bevorratung, und im Abwasser ergibt sich eine allgemein verbesserte Reinigungsleistung.
Durch das Entfallen der Straßentransporte, die eine große Anzahl von Tanklastzügen, sinkt auch die Umweltbelasung von Auspuffgasen C02 ganz erheblich. Die Energiekosten werden durch die Stillegung von Dosierstationen für die Fällstationen weitgehend ausgeglichen. Verschleißkosten und Reparaturen an Pumpen, Leitungen und Tankanlagen fallen nicht mehr an. Ebenso existiert keine Gefahr mehr für die Verschmutzung von Böden und Grundwasser durch auslaufende Fällmittel.
Eine besondere Ausführung des Verfahrens besteht darin, daß die Elektroden als Anoden bzw. Kathoden aus beliebigen Eisen- und Aluminiumlegierungen bestehen.
Ferner kennzeichnet sich das Verfahren gemäß der Erfindung auch dadurch, daß die Zufuhr zu den Elektroden gleichpolig oder polumschaltbar ist.
Anhand der Zeichnung soll am Beispiel einer bevorzugt anzuwendenden Anlage das Verfahren gemäß der Erfindung näher erläutert werden.
Die Figur der Zeichnung zeigt im Prinzip die Darstellung der Anlage zur Durchführung des Verfahrens, .
Das von Phosphat zu eliminierende Abwasser wird durch ein U-förmiges Gerinne 1 geführt. In diesem Gerinne befinden sich in einem Kunststoffträgergestell 2 in Form einer Batterie abwechselnd mehrere Stahl- und
Aluminiumelemente 3, die abwechselnd miteinander verbunden sind und über ein zweipoliges Elektrokabel 4 mit einem Schaltschrank verbunden sind. Der Schaltschrank 5 enthält einen Trafo, Gleichrichter, Polumschalter, Voltmeter, Amperemeter, Schaltschütze und Fl-Schalter, Sicherungen sowie die Abgänge zu den Elektroden. Ferner ist ein Regelschaltgerät im Schaltschrank 5 enthalten. Der Schaltschrank 5 ist ferner über ein Kabel 6 mit einer Meßstelle verbunden und über ein Kabel 7 mit der Stromzuführung.
Die Elektroden 3 können aus beliebigen Stahl- und Aluminiumlegierungen bestehen und sind mit einer nach Zulauffracht festgelegten Anzahl und Größe von Opferelektroden als Kathode und Anode ausgelegt. Die Elektroden sind mit elektrischem Strom, dessen Spannung und Stromstärke regelbar ist, verbunden. Durch die vorhandene Leitfähigkeit des Abwassers oder Gewässers wird eine Brücke zwischen den positiv und negativ gepolten Metallplatten erzeugt, welche die freigesetzen Metallionen zu ihrer entsprechenden Wanderung veranlaßt, wo sie an den entsprechenden Elektroden in Metallatome umgesetzt werden und zur Eliminierung des Phosphates wirksam werden.
Der Aufbau der Anlage kann in Modulbauweise fertig vormontiert in Kunststoff-Stahl-Edelstahl-Beton-Keramik-Glasfaserteilen oder anderen abwasserfesten Materialien vorgenommen werden. Die Module werden nach Gerinne-Maßen gefertigt und an dem in der Anlage festgelegten Standort montiert. Die Anlage kann auch in Einzelteilen geliefert und montiert werden.
Der Einsatz der Anlage und des Verfahrens gemäß der Erfindung kann an beliebigen Orten an einer Klär- oder sonstigen Reinigungsanlage eingesetzt werden. Hierbei sind folgende Einsatzmöglichkeiten denkbar:
_ Zulauf zur Kläranlage
vor, in oder hinter Pumpwerken hinter der Rechenanlage hinter der Feinrechenanlage vor, in oder hinter der Sandfanganlage im Zu- oder Ablauf der Vorklärung im Zu- oder Ablauf einer vorgeschalteten Deni-Stufe im Zu- oder Ablauf der biologischen Stufe im Zulauf der Nachklärung
Bei zweistufigen Anlagen
im Zu- oder Ablauf der Tropfkörperanlage im Zu- oder Ablauf der Deni-Stufe im Trübwasserablauf von Vor- oder Nacheindickern im Filtratablauf von Entwässerungsanlagen im Trübwasserablauf von anaeroben Anlagen im Einsatz von Güllegruben Eliminierung von Phosphat, Amonium, Nitrat in Bachläufen und stehenden Gewässern in Behältern jeder Art und Bauweise bei Grundwassersanierung oder Aufbereitung von Brauchwasser im Ablauf bei Waschmittelherstellern und Wäschereien im Ablauf von Fischzuchtanlagen
Claims
1.
Verfahren zur Eliminierung von Phosphat aus Flüssigkeiten, insbesondere Abwässern, fließenden Gewässern od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß die zur Fällung des Phosphates erforderlichen Metallionen, insbesondere Fe3+ und Al3+, durch Elektrolyse der Abwässer oder Gewässer mittels durch elektrischen Strom beaufschlagte Eisen- und/oder Aluminiumelektroden gebildet werden, derart, daß Metallionen und Wasserstoffionen positiv geladen zur Kathode und negativ geladen zur Anode strömen, wo sie entladen und als Atome abgeschieden und in das Abwasser geleitet werden und so die Phosphateliminierung bewirken.
2.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß durch neben-, über- oder ineinander eingebaute Opferelektroden mit plus und minus parallel oder wechselnd gespeisten Elektroden (An- und Kathode) und, durch das Medium gebrückt (Art Kurzschluß oder Widerstand), Metallionen und Wasserstoffionen positiv geladen zur Kathode und die negativ geladenen zur Anode, wo sie sich entladen und als Atome abgeschieden werden, in das Abwasser geleitet und die Phospateliminierung bewirken.
3.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden als Anode bzw. Kathode aus beliebigen Eisen- und Aluminiumlegierungen bestehen.
4.
Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gestalt der Elektroden sowohl in Platten, Rund-, Flach-, Rechteck-, Quadrat-, Vieleckstäben und Rohren in jeder Form vorliegen kann.
5.
Verfahren nach Anspruch 1 , 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialwandstärke, je nach Art der Ausführung, zwischen 1 mm und 100 mm schwanken kann.
6.
Verfahren nach Anspruch 1 , 2, 3,4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsabstand der Elektroden zwischen 2,5 mm bis 200 mm betragen kann.
7.
Verfahren nach Anspruch 1 , 2, 3, 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzufuhr zu den Elektroden gleichpolig oder polumschaltbar ist.
8.
Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem von Abwässern oder Gewässern durchfluteten Gerinne (1) eingesetzten Trägergestell aus Kunststoff oder anderen nichtleitenden Werkstoffen mehrere Stahl- und/oder Aluminiumelemente (3) in Form einer Batterie abwechselnd angeordnet sind, die abwechselnd miteinander verbunden sind und über ein zweipoliges Elektrokabel (4) mit einem Schaltschrank (5) verbunden sind, der einen Trafo, Gleichrichter, Polumschalter, Voltmeter, Amperemeter, Schaltschütze und Fl-Schalter, Sicherungen sowie Abgänge zu den Elektroden enthält.
9.
Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (3) aus beliebigen Stahl- und/oder Aluminiumlegierungen bestehen und mit einer nach Zulauffracht festgelegten Anzahl und Größe von Opferelektroden als Kathode und Anode ausgelegt sind.
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