DD215301A2

DD215301A2 - Verfahren und schaltungsanordnung zur aufbereitung des wassers von fischzuchtanlagen

Info

Publication number: DD215301A2
Application number: DD24859283A
Authority: DD
Inventors: Richard Heise
Original assignee: Inst Hochseefischerei
Priority date: 1983-03-08
Filing date: 1983-03-08
Publication date: 1984-11-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Aufbereitung des Wassers von Fischzuchtanlagen durch Elektrolyse nach WP 203896. D. Erfindung bezweckt, den Energieaufwand bei der elektrolytischen Wasserbeeinflussung durch auf Kondensatorentladungen beruhenden Impulsstrom zu senken. Das Verfahren ist erfindungsgemaess dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchfuehrung d. Elektrolyse der Lade- und Entladestrom des Kondensators benutzt werden und beide Impulse durch eine gemeinsame Elektrolysezelle gefuehrt werden. Zu diesem Zweck ist die Elektrolysezelle mit dem Lade- und Entladekreis des Kondensators verbunden. Will man verschiedene elektrolytische Reaktionen erzielen, koennen der Lade- und Entladeimpuls durch getrennte Elektrolysezellen gefuehrt werden.

Description

ErfInder: Riohard Heise Vertreter: Jürgen KLoos Ludwig Heine

Verfahren und Schaltungsanordnung zur Aufbereitung des Wassers von Fisohzuohtanlagen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Aufbereitung des Wassers von Fischzuchtanlagen durch Elektrolyse nach WP 203 896

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In der Patentanmeldung WP 203896 ist ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen, bei dem mit Hilfe von Irapulsstrom (Kondensaiiorentladungen) industriell verschmutzte Abwasser mittels Elektrolyse gereinigt werden bzw. in den Abwässern eine pH-Verschiebung in günstigere Bereiche durchgeführt wird.

Der Nachteil der elektrolytischen Wasserbeeinflussung durch Impulsstrom nach WP ^l 203 896 besteht darin, daß der verwendete Kondensator in irgendeiner Weise vor 3eder Ladung entladen werden muß. Damit geht ein Teil der aufzuwendenden Energie verloren.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung bezweckt, den Energieaufwand bei der elektrolyti-Schen Wasserbeeinflussung durch auf Kbndensatorentladungen beruhenden Impulsstrom zu senken.

-SMRZ 1983*07429·

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur elektroly tischen Was se rauf "bereitung zu schaffen, bei dem die für die elektrolytische Wasserbeeinflussung durch.Impulsstrora benötigte Köndensatorenergie vollständig genutzt wird.

Das Verfahren zur Aufbereitung des Wassers von Fischzuchtanlagen durch auf Kondensatorentladungen basierender Impulsstromelektro- - lyse ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung der Elektrolyse der Lade- und Entladestrom des Kondensators benutzt werden und beide impulse durch eine gemeinsame Elektrolysezelle geführt werden. Um verschiedene elektrolytische Reaktionen zu erzielen, ist es angebracht, den Lade- und Entladeimpuls durch getrennte Elektrolysezellen zu führen. Die Schaltungsanordnung zur Durchführung der elektrolytischen Wasseraufbereitung ist erfindungsgemäß daduroh gekennzeichnet, daß die Elektrolysezelle mit dem aus einem Kondensator, einem Halbleiterventil, einer Ladeinduktivität- und einer Diode bestehenden Ladekreis und loit dem aus einem zweiten Halbleiterventil, dem Kondensa-tor und einer zweiten Diode bestehenden Entladekreis verbunden ist.

Die Schaltungsanordnung zur Erzielung verschiedener elektrolytischer Reaktionen ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei Elektrolysezellen mit dem Lade- und Entladekreis des Bnpulskondensators verbunden sind.

Die beschriebene erfindungsgeraäße Lösung beruht auf folgenden, Überlegungen: , . ·

Für die aus dem Speisenetz, entnommene Energie gilt für die Kondensatorladung:

P_± = E · ^ idt (Ws) mit Q_± = C idt (As)-.

Somit gilt für die Kondensatorenergie P_K = E · Q^ während ües Ladevorganges.

Da für jede neue Ladung des Kondensators C dieser entladen werden muß, steht die gleiche Ladungsmenge Q. nochmals während der Ent-^:

ladung z.ur Verfügung.

Während einer Periode steht soniit bei der gleichzeitigen Nutzung dee Lade- und Entladevorgangs eine Ladungsmenge von Q = 2 · Q^ zur Verfügung.

Betrachtet man dagegen die Gleichstromelektxolyse, so erhält man folgende Zusammenhänge:

Für die Gleiohstromenergie gilt:

^PG = ^{E ; 1}G * *O ^{Oder P}G = ^E * ^QG ·

Unter Berücksichtigung dessen, daß beim Impuisbetrieb unter Ausnutzung der Entladung die doppelte Entladungsmenge zur Verfügung steht, läßt sich aus dem Energieverhältnis folgendes ableiten:

1 · ^Q

^pi	E ·	^Qi	und mit	»ι	Q
^PG V =	E ·	1 2	^Q - 1.	⁸G
^PG	E .	^QG

1 . Impulsenergie = Gleichstromenergie . 1 =0,5 - ^- , Q= 2 · Q₀

Bei gleicher Energie liefert der Impulsbetrieb die doppelte Ladung sraenge.

2. Gleiche Ladungsmengen

1 - ^Pi =1 Q . P, = 0,5 P_r

Bei gleicher Ladungsmenge vierden beim Impulsbetrieb bis zu 50 ⁰J) Energie eingespart.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung darge-. stellten Ausführungsbeispiels näher erläutert

Fig. 1 Ladung und Entladung des Kondensators C über eine Elektrolysezelle für pH-Y/ert Verschiebung oder Sauerstofferzeugung

Fig· 2 Ladung und Entladung des Kondensators C über zwei verschiedene Elektrolysezellen zur pH-Wert-Verschiebung und Sauerstoffherstellung·

Es ist bekannt, daß zur Erzeugung von reinstem Sauerstoff mittels der elektrolytischen Zersetzung von Wasser für 1 m Sauerstoff , etwa 10 kWh Elektroenergie erforderlich sind· Dies entspricht einem Energieaufwand von etwa 7 kWh je kg .Q₂. Bei Impulsstrom verringert sich die Energie auf 3,5 kWh/ kg Q₂.

. Als Elektrolyt wird in bekannter Weise destilliertes Wasser mit 300 g/l EDH oäex NaOH verwendet. Nach diesem bekannten Verfahren wird nur H₂O verbraucht, da die Na und K-Ionen mit den QH-Ionen immer wieder H)H bzw. NaOH bilden·

Dabei wird für die Erzeugung von 1 n? Q₂ und 2 m H₂ eine Wassermenge von 1,76 Liter benötigt· Da bei Normaldruck 1 m Q₂ 1,43 kg wiegen, werden für 1 kg Q₂

,1,76/1 ,43 = 1,23 Liter H₂O benötigt·

Der Energieaufwand für die Erzeugung von Sauerstoff beträgt bei der Luftverflüssigung nur rund 1/3 gegenüber der Elektrolyse. Dieser Wert gilt nur für Großabnehmer, die Sauerstoff ständig verbrauchen. Dieser relativ geringe Wert bezieht sich allerdings nur auf die reinen Erzeugerkosten. Auf der Verbraucherseite steigen die Kosten durch Transport, Lagerung, Anlagenkosten und Verluste infolge Überdrückausgleich um ein Vielfaches. Außerdem ist der Platzbedarf erheblich gegenüber der elektrolytischen Wasserzersetzung. Das Platzbedarfsverhältnis liegt bei etwa 50 f 100 : 1. Die Lagerung von Kali- und Natronlauge ist in der Regel an keine besonderen anlagentechnischen Vorschriften gebunden und damit problemlos·

Der besondere Wert einer Impulsanlage^N zur elektrolytischen Wässeraufbereitung "^iegt darin begründet, daß sie gleichzeitig zur pH-Wert-Verschiebung und Sauerstoffanreicherung benutzt werden kann.

Durch die einfache Wahl der Spannung^vund der Elektroden läßt sich eine solche Anlage an alle praktischen Bedingungen anpassen. Da die Elektrolyse bereits bei Spannungen kleiner als'3 V einsetzt, ist ein Notbetrieb besonders vorteilhaft.

Entsprechend Fig· 1 wird der Kondensator C mittels eines steuerbaren Halbleiterventils TiLj , der Ladeinduktivität Lj (Leitungsoder Zusatzinduktivität), der Diode D^ und der Elektrolysezelle EZ^ aufgeladen. Nach dem Aufladevorgang sohließt das Halbleiterventil Tkj. Duron anschließendes Zünden des Halbleiterventii;s Th₂ wird der Kondensator C über die Elektrolysezelle EZ₁ und die Diode D₂ entladen. In beiden Fällen fließt der Strom von der Anode zur Katode und die Kondensatorladungsmenge addiert sich in der Zelle.

Es wird also zweimal die Kondensatorladungsmenge Q. = E · C durch die Elektrolysezelle geschickt.

Ein anderes Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 2. Danach wird die Sauerstoffanreicherung bei der Ladung mit der pH-Wert-Verschiebung bei der Entladung kombiniert.

Zur Trennung der Elektrolyseprodukte werden zweckmäßigerweise Zellen mit Diaphragma eingesetzt.

Der mechanische Aufbau der Elektrolysezellen kann unter Beachtung der/feicherheitstechnischen Belange nach den bekannten Konstruktionsprinzipien erfolgen. ₍ Bei der Anwendung des Verfahrens nach Fig. 2 ist natürlich auch eine Vertauschung der Reihenfolge der Sauerstoff- und pH-Elektrolyse denkbar*

Um die Größe der Kbndensatorkapazität in Grenzen zu halten, wird eine Parallelschaltung - insbesondere nach Fig. 1 - vorgeschlagene

Claims

Erfindungsanspruch

1. Verfahren ,zur Aufbereitung des Wassers von Fischzuchtanlagen durch Impulsstromelektrolyse auf der Basis von Kondensator-

entladungen nach WP 203 896 dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung der Elektrolyse der Lade- und Entladestrom des Kondensators (C) "benutzt werden und "beide Impulse durch eine gemeinsame Elektrolysezelle (EZ₁) geführt werden.
2. Verfahren zur Aufbereitung des Wassers von Fischzuchtanlagen nach Punkt 1_? dadurch gekennzeichnet, daß der Lade- und Entladeimpuls des Kondensators (C) durch getrennte Elektrolyse-Zellen (EZ₁ und EZ₂) geführt werden.

•
3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolysezelle (EZ₁) mit dem aus Kondensator (C), Halbleiterventil (Th₁), Ladeinduktivität (L₁), und Diode (D₁) bestehenden Ladekreis und mit dem aus Halbleiterventil (Th₂), Kondensator (C) und Diode (D₂') "bestehenden Entladekreis verbunden ist.
4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei ElektroIysezeIlen (EZ₁ und EZ₂) .mit dem Ladekreis und dem Entladekreis des Impulskondensators (C) verbunden sind.

Zeichnungen