DE2915244C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektrofiltrationsvorrichtung zum Entwässern einer Suspension von Feststoffen in einer Trägerflüssigkeit, welche einem elektrischen Feld ausgesetzt ist, mit einem Behandlungsbehälter, Einrichtungen zum Aufrechterhalten eines Mindestniveaus der Suspension in dem Behälter, mit Be­ schickungseinrichtungen für die Suspension, welche mit dem Behälter verbunden sind, mit wenigstens einem Paar einander gegenüberliegender Elektrodenstrukturen, deren jede einen in dem Behälter angeordneten hohlen Körper aufweist, der als kathodische und anodische Elektrode in die Suspension eingetaucht ist, wobei zwischen beiden ein steuerbares elektrisches Feld vorhanden ist, wobei eine erste (kathodische oder anodische) Elektrodenstruktur eine flüssigkeitsdurchlässige Wand aufweist, welche eine Filtrationsfläche in dem elektrischen Feld bildet, mit Filtrationseinrichtungen und einer Vakuumquelle, die mit dem hohlen Körper der ersten Elektrodenstruktur verbunden sind, wobei die zweite Elektrodenstruktur wenigstens eine einen Kuchen aufnehmende Wand besitzt und mit einer Vorrichtung zum Anheben der Elektrodenstruktur verbunden ist und Einrichtungen zur Gewinnung des Kuchens vorgesehen sind.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Betrieb dieser Vorrichtung.

Eine derartige nach dem Prinzip der Elektrophorese arbeitende Vorrichtung ist durch die DE-OS 27 26 604 bekanntgeworden.

Bei der bekannten Vorrichtung steht das (in der Regel aus einem Metall oder Kohle bestehende) Elektrodenelement im direkten Kontakt mit der Suspension. Da die Suspension häufig aggresives Verhalten zeigt, ist daher das Material des Elektrodenelementes ungeschützt dem korridierenden Angriff der Suspension ausgesetzt. Die Lebensdauer des Elektrodenelementes wird daher nachteilig beeinflußt.

Ferner ist bei der bekannten Vorrichtung die Oberfläche des Elektrodenelementes verhältnismäßig klein. Sie hat zudem infolge sich ausbildender Inhomogenitäten in der umgebenden Suspension ungleichmäßige elektrische Eigenschaften. Beide Effekte wirken sich negativ auf die Abscheideleistung aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs bezeichnete Vorrichtung sowie das zugehörige Verfahren so weiterzubilden, daß das Elektrodenelement vor dem korrodierenden Angriff der Suspension geschützt ist und die Abscheideleistung verbessert wird.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung bei der eingangs bezeichneten Vorrichtung dadurch, daß die den Kuchen aufnehmende Wand der zweiten Elektrodenstruktur ionendurchlässig ist, ein Elektrodenelement innerhalb des hohlen Körpers in einem Abstand von der ionendurchlässigen Wand angeordnet wird, in dem Zwischenraum zwischen dieser und dem Elektrodenelement ein Elektrolyt vorhanden ist, Einrichtungen zum Abziehen des Elektrolyten und zur Zufuhr von frischen Elektrolyten mit der zweiten Elektrodenstruktur verbunden sind und eine weitere Vakuumquelle mit dem hohlen Körper der zweiten Elektrodenstruktur verbunden ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb dieser Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Elektrolyt im Hohlraum der zweiten Elektrodenstruktur kontinuierlich erneuert wird,

b) das an der Elektrode entstehende Gas abgesaugt wird und

c) der Unterdruck in der Elektrodenstruktur auch während des Heraushebens der Struktur aus der Suspension aufrechterhalten wird.

Durch das Umspülen mit frischem Elektrolyten wird das zugehörige Elektrodenelement vor dem direkten Kontakt mit der Suspension geschützt. Gleichzeitig bildet der Elektrolyt für die in der Suspension aufgeschwemmten Feststoffe die "eigentliche Anode" mit einer großen Oberfläche und mit - wegen der ständigen Erneuerung und Umwälzung des Elektrolyten - gleichmäßigen Eigenschaften.

Feinteilige oder fein verteilte Feststoffe in Suspension können so direkt in einem Maß entwässert werden, das mit herkömmlichen Entwässerungsmitteln wirtschaftlich und bequem nicht erreichbar ist. Je nach den betreffenden industriellen Bedürfnissen kann das so erhältliche Produkt in der Form eines Kuchenmaterials oder eines Schlammes einer erwünschten oder vorgeschriebenen Feststoffkonzentration vorliegen.

Denn das so in wirtschaftlicher, kontinuierlicher und gleichmäßiger Weise unter gesteuerten Bedingungen erhältliche Kuchenprodukt kann so wieder angerührt oder aufgeschlämmt werden, daß es fließfähig und pumpfähig ist und dennoch eine relativ hohe Feststoffkonzentration besitzt, die sonst mit herkömmlichen Entwässerungsapparaturen nicht erhältlich ist. Ein Beispiel für den industriellen Bedarf ist eine gut dispergierte kolloidale Tonsuspension mit einer Feststoffkonzentration von etwa 70% für den Transport in Tankwagen, welche wirtschaftlich nach der Erfindung erhältlich ist, was unterschiedlich von der Forderung für ein sprühgetrocknetes Produkt in Beuteln ist.

Der Betrieb der Elektroentwässerungsapparatur kann jedoch auch in einer Weise erfolgen, bei der ein Schlamm einer erwünschten Feststoffkonzentration direkt in der Form eines Überläufers aus dem Behandlungsbehälter erzeugbar ist.

Nach dem Konzept, auf dem die Erfindung aufbaut, wandern die Feststoffe in Suspension zwischen den Elektroden in Relation zu der Trägerflüssigkeit zu der betreffenden Elektrode, wobei sie ihre elektrische Ladung mit sich tragen, die entweder negativ oder positiv sein kann, je nach der Type oder Natur des Materials. Dieses Phänomen ist als Elektrophorese bekannt. Wenn diese wandernden Feststoffe die Elektrodenoberfläche erreichen, sammeln sie sich und setzen sich übereinander in einer Schicht ab, wobei Zwischenraumflüssigkit oder Zwischenraumwasser weiter daraus verdrängt wird, was mit einer Verdichtung der Feststoffschicht verbunden ist, und dies wird als Elektroosmose bezeichnet. Gegebenenfalls führt dies auf der Elektrode zur Bildung einer gewinnbaren Materialschicht, die ausreichend entwässert und verdichtet ist, um von der Elektrode entfernt werden zu können, wie beispielsweise während man die Elektrode aus der Suspension heraushebt. Auch ist die Gewinnung von entwässerten Feststoffen als eine Suspension, d. h. in einem noch fließfähigen oder fluiden Zustand, wirtschaftlich direkt aus der Elektroentwässerungsapparatur mit einer relativ hohen Feststoffkonzentration erhältlich, die sonst mit herkömmlichen Entwässerungsapparaturen, wie Zyklonen, Zentrifugen oder Filtern, nicht erhältlich ist. Bei einer bestimmten so erzielten Feststoffkonzentration entspricht das Produkt einer speziellen industriellen Anforderung. Ein Schlammprodukt einer erwünschten Feststoffkonzentration ist ebenfalls erhältlich, indem man gewonnenes Kuchenmaterial mit Beschickungsschlamm oder mit Überlaufsuspension aus dem Behandlungsbehälter der Elektroentwässerungsapparatur vermischt.

Gleichzeitig mit der oben erwähnten Elektrophoresewirkung erzeugt der elektrische Strom, der durch die Suspension geht, eine proportionale Menge an Dissoziation des Trägerwassers in Wasserstoff und Alkali an der Kathode und von Oxydationsprodukten, wie beispielsweise Sauerstoff und Säure, an der Anode, wobei die Mengen von der steuerbaren Dichte des elektrischen Stromes abhängen.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind somit freitragende hohle Elektrodenstrukturen vorgesehen, die normalerweise in der Suspension untergetaucht sind, aber für die Inspektion oder andere Zwecke als Ganzes entfernbar sind. Diese hohlen Elektrodenstrukturen haben entweder flüssigkeitsdurchlässige oder ionendurchlässige Wandoberflächen, die vorzugsweise aus chemisch und elektrisch neutralen Filtermedien oder einer permeablen porösen Membran bestehen, die von einem Stützgitter unterstützt sind, so daß sie eine ebene Elektrodenfläche haben. In der Umfriedung, die von den oben erwähnten Wandflächen begrenzt ist, ist der Elektrodenteil angeordnet, der gegen direkte Berührung mit der Suspension geschützt ist.

Im Falle der Elektrode mit einer flüssigkeitsdurchlässigen Wand ergibt eine Vakuumquelle, die mit dem Inneren der hohlen Elektrodenstruktur verbunden ist, einen steuerbaren Druckunterschied, der einen Fluß von Trägergflüssigkeit durch die Filtrationsflächen erzeugt, während die Feststoffe in die entgegengesetzte Richtung unter dem Einfluß des elektrischen Feldes zu der Gegenelektrode hin wandern. Filtratflüssigkeit, d. h. von Feststoffen befreite Trägerflüssigkeit, kann vom Inneren der mit Flüssigkeit gefüllten hohlen Elektrodenstruktur mit einer steuerbaren Geschwindigkeit abgezogen oder abgepumpt werden.

Eine freitragende Gegenelektrodenstruktur sammelt suspendierte Feststoffe in der Form einer Schicht oder eines Kuchens auf einer ionendurchlässigen Elektrodenoberfläche, die jener der flüssigkeitsdurchlässigen Oberfläche der entgegebengesetzten hohlen Elektrodenstruktur entspricht. Diese Gegenelektrode ist somit auch eine hohle Struktur und umfaßt ein Elektroden­ element, das in einer Kammer mit ionendurchlässigen Wänden angeordnet ist. Die Kammer der Gegenelektrodenstruktur ist mit einem Elektrolyten gefüllt, und das Elektrodenelement ist darin eingetaucht. Der Elektrolyt ist bezüglich seiner Leitfähigkeit und Verträglichkeit mit dem Elektrodenelement speziell ausgewählt. Unter "Verträglichkeit" wird hier der nicht korrodierende Charakter des Elektrolyten unter den Bedingungen, die in der hohen Gegenelektrodenstruktur herrschen, verstanden. Da eine Komponente des Elektrolyten während der Elektrofiltration an dem Elektrodenelement entladen oder freigesetzt wird, wird Vorsorge für einen Elektrolytfluß in die Kammer und durch die Kammer der Gegenelektrode derart vorgesehen, daß man eine relativ konstante vorbestimmte Elektrolytzusammensetzung aufrechterhält.

Die ionenpermeable Wand der Gegenelektrodenstruktur besteht aus einem chemisch und elektrisch neutralen Filtermedium oder einer solchen permeablen porösen Membran, die filmartiger Natur ist oder sonst einen Träger fordert und von einem chemisch und elektrisch neutralen oder inerten Gitter oder Sieb unterstützt sein kann, so daß der zu behandelnde Schlamm eine ebene Elektrodenfilterfläche hat. Da der Kuchen auf der Gegenelektrode während der Elektrofiltration sich bildet und durch Berührung mit Rakelblättern entfernt werden muß, ist ein Reibungsgehäuse oder -käfig derart vorgesehen, daß es bzw. er das Filtermedium gegen direkte Berührung mit den Rakelblättern schützt. Das Reibungsgehäuse besteht aus einem dünnen offenen Siebwerk aus relativ hartem Material für eine Berührung mit den Rakelblättern. Zum Zwecke der Kuchengewinnung kann die Gegenelektrodenstruktur in eine aus der Suspension herausgenommene Position angehoben werden, wobei die Schicht der gesammelten Feststoffe bzw. die Kuchenschicht daran anhaftet. Da der Elektrolyt in der Gegenelektrode in der angehobenen Position bleibt, wird am Inneren der Elektrode ein Vakuum angelegt, um den Druck auf das Filtermedium zu reduzieren und so Verlust an Elektrolyt und/oder ein Brechen des Filtermediums zu verhindern. Wenn die Gegenelektrode im Betrieb eingetaucht wird, dient das an Innere angelegte Vakuum dazu, gasförmige Produkte, wie Chlor, die sich an dem Elektrodenteil bilden, zu entfernen.

Für diesen Zweck liefert eine Ausführungsform ein automatisches Steuersystem, bei dem das an die flüssigkeitsdurchlässige Elektrodenstruktur angelegte Vakuum auf einem konstanten Wert gehalten wird, der durch einen von dem Vakuum gehaltenen mittleren oder normalen Filtratspegel definiert wird. Irgendeine Veränderung, die bei diesem Flüssigkeitsspiegel auftritt, wird als ein die Steuerung regelnder Faktor oder Indikatorfaktor benutzt, um durch Relaiswirkung einen oder mehrere bestimmter einzelner Steuerfaktoren in dem System zur Wiederherstellung des Filtratsflüssigkeitsspiegels korrigierend einzustellen. Solche Faktoren sind die Stromdichte oder die Filtrat­ pumpgeschwindigkeit oder das Vakuum, obwohl das Vakuum überraschenderweise den geringsten Einfluß hat.

So können die Elektrodenstromdichte oder die Filtrationspumpgeschwindigkeit oder das Vakuum zur Wiederherstellung des Filtratsspiegels, der von dem Vakuum gehalten wird, eingestellt werden, wodurch zwischen den Elektroden eine erwünschte Wanderungs­ geschwindigkeit der Feststoffe relativ zu dem entgegengesetzten Fluß der Trägerflüssigkeit aufrechterhalten wird.

Wenn man die Einstellung des elektrischen Feldes zu Steuerzwecken benutzt, beschleunigt eine Steigerung der Stromdichte die Wanderungsgeschwindigkeit der Suspensionsfeststoffe zur Kuchenbildung hin, während eine Senkung der Stromdichte entsprechend die Wanderungsgeschwindigkeit der Teilchen relativ zu der Bewegung der Trägerflüssigkeit in der entgegengesetzten Richtung erniedrigt.

Bei einer praktischen Ausführungsform nimmt der Behandlungsbehälter eine kontinuierliche Beschickungszufuhr auf, wobei Überlaufeinrichtungen den normalen Spiegel des Körpers der Suspension in dem Behälter bestimmen.

In jeder Ausführungsform ist eine Reihe oder Vielzahl freitragender kathodischer und anodischer Elektrodenstrukturen alternierend in wechselweise beabstandeter Beziehungen der Suspension angeordnet, wobei ihre ebenen Elektrodenoberflächen parallel zueinander sind. Die hohlen Elektrodenstrukturen mit den flüssig­ keitsdurchlässigen Wänden liefern die Filtratflüssigkeit, wie oben ausgeführt, während die hohlen Elektrodenstrukturen mit ionendurchlässigen Wänden einen Niederschlag von Kuchenmaterial aufnehmen. Ein oben laufender Wagen arbeitet so, daß er an jeder der Elektrodenstrukturen anhält, wo eine Schicht von Kuchenmaterial fertig für die Abnahme ist. Der Wagen ist mit einem Hubmechanismus für das Herausheben einer solchen Elektrodenstruktur ausgestattet. Vorzugsweise bildet der Wagen auch eine Einheit mit einer Kombination von Mechanismen, durch die das Kuchenmaterial von der Elektrodenstruktur abgestreift wird, wie beispielsweise mit Hilfe von Rakelblättern, und aufgefangen wird, während die Elektrode aus der Suspension herausgezogen ist, wie beispielsweise während sie zurückgesenkt wird. Das abgestreifte Material wird von Beförderungseinrichtungen aufgefangen, die so ausgebildet sind, daß sie das Material direkt von dem Behandlungsbehälter wegtragen. Der Wagen zusammen mit den mit ihm kombinierten Hub-, Abstreif- und Fördermechanismen wird, nachdem er den Kuchen abgenommen hat, dann zu der nächsten Elektrode bewegt, die auf die Kuchenentfernung wartet.

Andere Merkmale und Vorteile werden nachfolgend erkennbar.

In dem Beispiel der Fig. 1 bis 4 ist eine Folge schematischer Darstellungen des elektrisch unterstützen Vakuumentwässerungsverfahrens nach einer Ausführungsform der Erfinddung einschließlich eines schematisch gezeigten Steuersystems dargestellt. Darin wandern negativ geladene Feststoffe zu der ionendurchlässigen hohlen anodischen Elektrodenstruktur, und der dabei gebildete Kuchen wird von dort gewonnen, während Trägerflüssigkeit durch die flüssigkeitsdurchlässige hohle kathodische Elektrodenstruktur hindurchgeht, welche funktionell mit einem Filtratflußsteuersystem verbunden ist. Dabei bedeutet in der Zeichnung

Fig. 1 die Ausgangsbedingungen des Entwässerungsbetriebes mit Anfangskuchenausbildung auf den Oberflächen der betreffenden freitragenden Elektrodenstruktur,

Fig. 2 die beendete Kuchenausbildung,

Fig. 3 die angehobene und aus der Suspension zur Entfernung der Kuchenschicht herausgenommene Elektrodenstruktur mit Rakelblättern, die in nicht abstreifender Stellung gehalten sind,

Fig. 4 die anodische Elektrodenstruktur beim Absenken zurück in die Suspension, wobei die Rakelblätter für ein Abstreifen der Kuchenschicht auf der betreffenden Fördereinrichtung ausgerichtet sind,

Fig. 4a eine alternative Anordnung für das Kuchenabstreifen,

Fig. 5 eine vergrößerte Detaildarstellung entlang der Linie 5-5 in Fig. 1 einer hohlen anodischen Elektrodenstruktur,

Fig. 6 einen vertikalen Schnitt der anodischen Elektrodenstruktur entlang der Linie 6-6 in Fig. 5,

Fig. 7 eine vergrößerte Detaildarstellung entlang der Linie 7-7 in Fig. 1 der kathodischen Elektrodenstruktur mit einem Filtermedium, das von einem Stützgitter unterstützt ist,

Fig. 8 einen vertikalen Schnitt der kathodischen Elektrodenstruktur entlang der Linie 8-8 in Fig. 7,

Fig. 9 eine Darstellung der hohlen anodischen Elektrodenstruktur ähnlich Fig. 5 mit einer Hubeinrichtung für das Anheben und Absenken der Elektrode zum Zwecke der Kuchenabnahme,

Fig. 10 eine Darstellung ähnlich derjenigen der Ausführungsform in den Fig. 1 bis 4 einschließlich des Steuersystems, aber funktionell zur Verarbeitung von Suspensionsfeststoffen, die eine positive elektrische Ladung tragen, ausgebildet, und

Fig. 11 eine schematische Darstellung eines Elektrolytzirkulationssystems.

Beim Betrieb des Elektroentwässerungssystems kann man auf Suspensionen treffen, worin die betreffenden Feststoffe vorherrschend entweder negative oder positive Ladungen tragen. Die folgende Erklärung des Prinzips der Erfindung wird unter der Annahme einer herrschenden negativen Ladung angeboten, wie sie beispielsweise von den Feststoffen einer Tonsuspension getragen wird.

Eine Ausführungsform des Elektrodenentwässerungssystems nach der Erfindung ist beispielhalber und schematisch in den Fig. 1 bis 4 erläutert.

Bei dieser Ausführungsform des Entwässerungssystems umfaßt die Apparatur die Entwässerungseinheit selbst zusammen mit ihren strukturellen und mechanischen Zubehörteilen, zusammen mit dem Buchstaben "D" bezeichnet, und ein Filtratflußsteuersystem "S-1", dessen Zweck und Funktion nachfolgend weiter ausgeführt wird.

Die Entwässerungseinheit "D" in ihrer relativ einfachsten Form umfaßt einen Behälter 10 mit einer Zufuhrverbindung 11 für die Einführung der Suspension in den Behälter.

Für das vorliegende Beispiel kann diese eine Tonsuspension oder eine Suspension gleichmäßig dispergierter feinteiliger negativ geladener Feststoffe kolloidaler Größe sein. Die erforderliche Höhe der Suspension in dem Behälter wird durch eine Überlaufkante 12 bestimmt und gewährleistet, die mit einer den Überlauf aufnehmenden Rinne 13 verbunden ist, was dafür sorgt, daß die Elektrodenstrukturen in dem Behälter voll untergetaucht sind. Demnach wird Beschickungssuspension mit eine solchen Geschwindigkeit zugeführt, daß ein Überschuß kontinuierlich aus dem Behälter überläuft, so daß eine sich immer ändernde Suspension in dem Behälter befindet. Außerdem hält eine Zirkulationspumpe 14, die mit dem Behälter bei 14 a und 14 b verbunden ist, den Behälterinhalt in Bewegung und gewährleistet so eine ausreichende Dispergierung der Feststoffe in der Suspension und ein gutes und gleichmäßiges Funktionieren der kathodischen und anodischen Elektrodenoberflächen, die in dem Behälter der Suspension ausgesetzt sind.

Bei dieser Ausführungsform ergibt die Erfindung kathodische und anodische Elektrodenoberflächen in der Form freitragender Elektrodenstrukturen ebener Gestalt parallel zueinander, wobei jede derart ausgebildet und angeordnet ist, daß sie vertikal in ihrer eigenen Ebene aus der Suspension herausgehoben und wieder zurück in die Suspension abgesenkt werden kann.

Bei den obigen Voraussetzungen, d. h., mit suspendierten Feststoffen, wie Ton, der eine negative Ladung trägt, nimmt eine freitragende anodische Elektrodenstruktur 15 positiver Polarität und hohler Konstruktion die Mitte ein und ist alternativ mit dem Buchstaben "A" bezeichnet.

Es ist Vorsorge getroffen für eine vertikale Führungsanordnung, um die Elektrodenstruktur vertikal in ihrer eigenen Ebene aus der Suspension herauszuheben und sie zurückzusenken. Auch sind Abnahmeeinrichtungen vorgesehen, mit denen auf den anodischen Elektrodenoberflächen das Kuchenmaterial während der Abwärtsbewegung der Elektrodenstruktur abgestreift und weggetragen wird. Bei einer Ausführungsform sind diese Abnahmeeinrichtungen schematisch derart gezeigt, daß sie ein Paar symmetrisch angeordneter Rakelblätter 17 und 18 umfassen, die um ihre horizontalen Achsen zwischen einer neutralen Stellung und einer kuchenabstreifenden Stellung schwingbar angeordnet sind. Das Kuchenmaterial, welches auf diese Weise abgestreift wird, kann durch Fördereinrichtungen weggetragen werden, die durch entsprechende Bandförderer 19 und 20 gezeigt sind.

Umgekehrt können die Abstreifeinrichtungen auch so ausgebildet und angeordnet sein, daß das Abstreifen und die Entfernung des Kuchens am Anfang der Aufwärtsbewegung der Elektrodenstruktur in die aufgetauchte Stellung erfolgt, wie in Fig. 4a gezeigt ist.

In größeren Einzelheiten, die in Fig. 5 und 6 gezeigt sind, besteht die anodische Elektrodenstruktur 15 aus einer hohlen Konstruktion, die ein rechtwinkliges Rahmenteil 21 und ein Paar ionendurchlässiger Wände 22, die mit dem Rahmenteil 21 verbunden sind, umfaßt. Das Rahmenteil 21 besitzt nach außen offenen U-förmigen Querschnitt, der so ausgebildet ist, daß auf ihm die ionendurchlässigen Wände befestigt sind. Jede der ionendurchlässigen Wände ist eine mehrschichtige Anordnung, die ein Filtermedium 22 a, ein Stützsieb 22 b und ein Schutzgerüst 22 c umfaßt und so ausgebildet ist, daß negativ geladene Feststoffe aus der Suspension darauf als eine Schicht oder Kuchenausbildung abgelagert werden.

Befestigt auf dem oberen Ende des Rahmenteils 21 ist ein Paar von Stützträgern 15 a, die die Elektrodenstruktur 15 in dem Behälter bei 10 in seiner Lage halten und tragen.

Ein Ende positiver Polarität ist in der Form eines vertikalen Stabes 26 vorgesehen, der sich in das Innere dieser Elektrodenstruktur 15 erstreckt und darin mit der Elektrode 27 verbunden ist, während der freiliegende Endabschnitt dieses Stabes eine Kabelverbindung 26 a hat.

Das Rahmenteil 21 und die Wandteile 22 der Elektrodenstruktur 15 sind elektrisch neutral und folglich aus nicht leitenden Materialien, wie Kunststoff, aufgebaut, oder sie sind gegen eine Berührung mit der Elektrode 27 und den elektrischen Leitungen 26 und 26 a isoliert.

Weiterhin ist Vorsorge getroffen für das Füllen des Inneren dieser Elektrodenstruktur mit einem geeigneten Elektrolyten (Anolyten). Um eine relativ konstante Elektrolytzusammensetzung während des Betriebs des elektrisch unterstützten Vakuumfilters beizubehalten und Feststoffe, die ihren Weg in die Anodenkammer finden, auszuspülen, wird ein Fluß von frischen Elektrolyten durch die Elektrodenstruktur aufrechterhalten. Die Apparatur für die Aufrechterhaltung dieses Elektrolytflusses kann in der einfachsten Form ein Beschicktungssystem unter der Schwerkraft sein, in welchem ein höher liegender Elektrolytzufuhrbehälter mit der Elektrodenstruktur mit Hilfe einer Zufuhrleitung verbunden ist, und eine Abführleitung führt von der Elektrodenstruktur gegebenenfalls zu einem Verbrauchtstoffbehälter. An der Anode entwickeltes Gas wird mit dem verbrauchten Elektrolyten hinausbefördert. Elektrolytzirkulation kann in einem raffinierteren System vorgesehen sein. In diesem Fall (siehe Fig. 11) zirkuliert Elektrolyt durch die Elektrode 15 mit Hilfe einer Einlaßverbindung 28 und einer Auslaßverbindung 29, um eine relativ konstante Elektrolytzusammensetzung während des Betriebes des elektrisch unterstützten Vakuumfilters aufrechtzuerhalten. Die Auslaßverbindung 29 ist so gezeigt, daß sie mit dem Behälter 61 verbunden ist, in welchem in der Elektrodenstruktur 15 entwickeltes Gas aus dem System durch die Vakuumleitung 62 mit einem Ventil 63 darin entfernt wird, während der Elektrolyt durch die Leitung 64 zu dem Beschickungsbehälter 66 befördert wird. In dem Beschickungsbehälter 66 kann zusätzlicher Elektrolyt von dem Ergängzungsbehälter 73 eingeführt werden, um den im Verfahren verbrauchten Elektrolyten zu ersetzen. Der Ergänzungsbehälter 73 ist über die Leitung 76′, in welcher ein Steuerventil 79 angeordnet ist, mit der Leitung 64 verbunden. Die Pumpe 71 in der Einlaßverbindung 28 zieht Elektrolyten von dem Beschickungsbehälter 66 ab und befördert ihn zu der Elektrodenstruktur 15. Überschüssiger verbrauchter Elektrolyt kann aus dem Systemm durch den Überlaufauslaß 69 entfernt werden.

In dem obigen Zirkulationssystem ist eine Vakuumpumpe (nicht gezeigt), die in der Leitung 62 zur Entfernung von Gas arbeitet, sowie eine Pumpe 71 zur Entfernung vn Elektrolyt erforderlich. Die Leitung 64 ist ein barometrischer Schenkel und gleicht das Vakuum aus, das erforderlich ist, das in der Anodenstruktur 15 entwickelte Gas abzuziehen.

Der bevorzugte Elektrolyt für die Verwendung in der Anodenstruktur 15 ist eine 1-N-Lösung von Natriumchlorid. An der Elektrode 27 wird mit einem solchen Elektrolyten Chlorgas entwickelt, welches letztlich durch die Vakuumleitung (Fig. 11) 62 entfernt wird. Diese Umgebung erweist sich als recht verträglich mit Elektroden aus Titan und mit einem Überzug aus im Handel erhältlichen Materialien, wie Ruthenium, doch fand man, daß in Situationen, wo Sauerstoff an der Elektrode entwickelt wird, solche Elektroden stark korrodieren. Kohlenstoffelektroden können ebenfalls verwendet werden. Das an der Anode entwickelte Chlorgas wird aus dem System durch die Vakuumleitung abgezogen und muß an diesem Punkt entfernt oder in irgendeiner Weise benutzt werden. Dieses Chlor kann an den Kathoden wieder eingeführt werden, wo es dazu neigt, die Wasserstoffbildung (durch Bildung von NaCl) zu unterdrücken, so daß das Problem der Entfernung oder Benutzung von Wasserstoff und alkalischen Nebenprodukten auf ein Minimum herabgesetzt oder ausgeschaltet wird, während gleichzeitig auch das Problem der Entfernung von Chlorgas vermindert wird. Es ist auch möglich, das Chlorgas mit Katholyt zu vermischen, um eine neutrale Hypochloritlösung zu erzeugen, die als ein Nebenprodukt zum Bleichen oder zu anderen Zwecken verwendet werden kann.

Eine andere Alternative ist die, eine spezielle Vakuumpumpe zu verwenden, um reines Chlorgas für die Verwendung oder den Verkauf irgendwo zu konzentrieren.

Während eine Natriumchloridlösung der bevorzugte Elektrolyt (Anolyt) ist, ist es auch möglich, verschiedene neutrale Salze oder Mineralsäuren, wie Natriumsulfat, Kaliumsulfat oder H₂SO₄, als den Elektrolyten zu verwenden und dennoch gute Leistung zu erhalten. In einigen Fällen ist ein saurer Kuchen erwünscht, und in jenem Fall sollte HCl als der Elektrolyt verwendet werden. In anderen Fällen ist ein neutraler Kuchen erwünscht, und für einen solchen Kuchen sollten neutrale oder alkalische Elektrolyten verwendet werden, wie ein Gemisch von Natriumbicarbonat und Natriumchlorid (jeweils 1 N).

Wie erwähnt wurde, wird die Anodenstruktur zur Entfernung von angesammelten Kuchen aus dem Behälter herausgehoben. Der Elektrolyt in der Elektrodenstruktur neigt in der angehobenen Stellung dazu, einen wesentlichen Druck nach außen auf die Wände der Elektrodenstruktur auszuüben. Unter diesem Druck könnte Elektrolyt durch das Filtermedium ausgedrückt werden, oder das Filtermedium könnte brechen. Wenn jedoch das Vakuum in dem Behälter 61 beibehalten wird, entlastet dieser negative Druck den Druck auf die Wände der Elektrodenstruktur und verhindert einen Verlust an Elektrolyt und/oder ein Brechen des Filtermediums.

Außerdem ist in dieser Ausführungsform die mittige Anodenstruktur von einem Paar von freitragenden kathodischen Gegenelektrodenstrukturen 31 und 32 von negativer Polarität flankiert, und diese sind in einem Abstand "d" von der anodischen Mittelelektrode angeordnet.

Diese kathodischen Elektroden, die alternativ mit dem Buchstaben "C" bezeichnet sind, haben eine besondere hohle Konstruktion, die so ausgebildet ist, daß Trägerflüssigkeit aus der umgebenden Suspension durch flüssigkeitsdurchlässige Elektrodenwände in das Innere dieser hohlen Elektrodenstruktur gezogen werden kann, so daß diese Flüssigkeit dann abgezogen und zur Entfernung abgepumpt wird. Das Innere dieser kathodischen Elektrodenstrukturen steht in Verbindung mit dem oben erwähnten Filtratflußsteuersystem "S-1", dessen Zweck, Funktion und Betrieb nachfolgend weiter erläutert wird.

Wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt ist, umfassen im einzelnen diese kathodischen Elektrodenstrukturen 31 und 32 einen rechteckigen Rahmen 33 in der Größe ähnlich dem der oben beschriebenen mittigen anodischen Elektrodenstruktur. Diese hohlen kathodischen Elektrodenstrukturen haben jedoch flüssigkeitsdurchlässige Wände 34 und 35, die mit dem Rahmenteil 33 verbunden sind und so Filtrationsbereiche für den Durchgang von Trägerflüssigkeit aus dem Schlamm oder der Suspension ergeben. Für jenen Zweck besitzt das Rahmenteil nach außen offenes U-förmiges Profil, das so ausgebildet ist, daß die flüssigkeitsdurchlässigen Wände daran befestigt sein können. Jede der flüssigkeitsdurchlässigen Wände ist selbst eine Anordnung, die ein Filtermedium 41 oder Filtertuch, das mit dem Rand an dem Rahmenteil mit Hilfe von Haltestreifen 42 befestigt ist, umfaßt.

Jedes der Filtermedien ist gegen Außendruck von einem Stützgitter 42 a unterstützt, das am Rande an dem umgebenden Rahmenteil befestigt oder darauf verschweißt ist. Mit den so mit dem Rahmenteil verbundenen Gittern und Filtermedien bilden diese Elektrodenstrukturen somit unversperrte ebene Flächen P-1 und P-2.

Außerdem haben diese kathodischen Elektrodenstrukturen 31 und 32 jeweils einen Endstab 45 mit einer elektrischen Kabelverbindung 46, um die erforderliche Polarität zu ergeben.

Wie in den Fig. 1 bis 4 gezeigt ist, stehen diese kathodischen Elektrodenstrukturen alle mit dem oben erwähnten Filtratflußsteuersystem "S-1" in Verbindung, wobei eine Pumpe 45 a Vakuum an das Innere dieser kathodischen Elektrodenstrukturen über eine Verbindung 46 a anlegt und so verursacht, daß Trägerflüssigkeit aus der umgebenden Suspension oder dem umgebenden Schlamm durch das Filtermedium gezogen wird. So füllt die Flüssigkeit kontinuierlich das Innere der Kathodenstrukturen, selbst wenn eine Pumpe 46 b filtrierte Trägerflüssigkeit aus dem Inneren über Leitung 46 c mit einer entsprechend abgeglichenen Geschwindigkeit abzieht.

Nimmt man nun an, daß der Entwässerungsbetrieb im Gleichgewicht oder konstant mit dem Steuersystem "S-1" verläuft, das wirksam ist, eine gleichmäßige Filtrationsdurchflußgeschwindigkeit von Trägerflüssigkeit durch diese kathodischen Elektroden aufrechtzuerhalten, ist der Betriebszyklus der Entwässerungseinheit gemäß den Fig. 1 bis 4 folgender:

Ein Schlamm oder eine Suspension, wie beispielsweise eine Tonsuspension, wird dem Behandlungsbehälter kontinuierlich durch Zufuhrverbindungen 11 mit einer ausreichenden Geschwindigkeit zugeführt, um einen Überschuß zu gewährleisten, der kontinuierlich in die Aufnahmerinne 13 überläuft. Dies gewährleistet ein ausreichendes Volumen an Tonsuspension für die Elektrodenstrukturen, so daß deren wirksame Elektrodenoberflächen während des Betriebes voll in dieser Suspension untergetaucht sind.

So bewirkt das elektrische Feld, das zwischen entsprechenden Elektroden wirksam ist, im Falle einer Tonsuspension, daß negativ geladene kolloidale Tonteilchen in Relation zu der Trägerflüssigkeit zu der anodischen Elektrodenstruktur wandern, die alternativ mit dem Buchstaben "A" bezeichnet ist. Gleichzeitig bewegt sich Trägerflüssigkeit in der entgegengesetzten Richtung und verläßt nach dem Filtrieren durch die hohlen kathodischen Elektrodenstrukturen das Behandlungssystem.

Demnach zeigt Fig. 1 als Ausgangsbedingung des Entwässerungsbetriebes die Anfangsausbildung einer Kuchenschicht auf den anodischen Elektrodenoberflächen, und diese Schicht besteht aus Tonteilchen, die dort angekommen sind und nun an der ionendurchlässigen Anodenoberfläche unter dem Einfluß des elektrischen Feldes anhaften.

Zu diesem Zeitpunkt befinden sich die Kratzer oder Rakelblätter 17 und 18 in neutraler Stellung, d. h., voneinander weg geschwungen, um zu gestatten, daß zwischen ihnen die Anodenstruktur anschließend aufwärts hindurchgeht, wenn sie zur Kuchenentfernung angehoben wird.

Fig. 2 zeigt die vollständige Kuchenschichtausbildung "0" mit den Rakelblättern noch in neutraler Stellung, so daß die kuchentragende Anodenstruktur in eine völlig herausgezogene Stellung angehoben werden kann, wie in Fig. 3 erläutert ist. Wenn die Anodenstruktur ihre oberste herausgezogene Stellung erreicht, schwingen die Rakelblätter aufeinander zu in eine Kuchenabstreifstellung und sind so vorbereitet für die nächste folgende Abwärtsrückbewegung der Anodenstruktur, die in Fig. 4 erläutert ist. So wird die Kuchenschicht abgestreift und direkt an die Fördereinrichtungen 19 und 20 abgegeben. Das Ende dieser Abwärtsrückbewegung bringt das System in die Ausgangsstellung und die Rakelblätter in ihre neutrale Stellung für einen neuen Beginn des Betriebszyklus zurück.

Fig. 9 erläutert schematisch die Hubeinrichtung, die insgesamt mit "H" bezeichnet ist und dazu dient, die anodische Elektrodenstruktur anzuheben und zu Beginn des oben beschriebenen Kuchenabstreifens abzusenken.

Wie eingangs ausgeführt wurde, kann der zu entwässernde Schlamm oder die zu entwässernde Suspension derart sein, daß die suspendierten Feststoffe eine vorherrschend positive elektrische Ladung tragen. In jenem Fall wandern unter dem Einfluß des elektrischen Feldes diese Feststoffe zu der negativen Polarität einer kathodischen Elektrodenstruktur. Ähnlich wird Trägerflüssigkeit durch die hohlen anodischen Elektrodenstrukturen mit den oben beschriebenen flüssigkeitsdurchlässigen Wänden filtriert und abgezogen, und diese Elektrodenstrukturen stehen mit dem oben beschriebenen Steuersystem "S-1" in Verbindung, das die Filtratdurchflußgeschwindigkeit reguliert.

Eine solche alternierende Betriebsbedingung, die in Fig. 10 repräsentiert ist, erfordert nur, daß die Polaritäten der betreffenden Elektrodenstrukturen in einer solchen Weise geändert werden, daß die Mittelelektrodenstruktur "A" nun eine Kathode wird, die mit "C-1" bezeichnet ist, während die flankierenden Kathodenstrukturen "C" nun Anoden werden, die mit "A-1" bezeichnet sind.

Im übrigen ist der Betriebszyklus vergleichbar mit jenem der oben in Verbindung mit den Fig. 1 bis 4 beschrieben wurde, indem die mittigen kathodischen Elektrodenstrukturen C-1 angehoben und für das Kuchenabstreifen abgesenkt werden können, während filtrierte Trägerflüssigkeit aus dem Inneren der beiden flankierenden anodischen Elektrodenstrukturen "A-1" und "A-2" durch das Steuersystem "S-1" mit einer regulierten Geschwindigkeit gepumpt wird. In diesem Fall muß jedoch der Anolyt aus solchen Bestandteilen bestehen, daß an der Anode Sauerstoff entwickelt wird.

Fig. 4a erläutert eine alternative Anordnung, bei der das Kuchenabstreifen selbst während der Aufwärtsbewegung zum Heraustauchen der Elektrodenstruktur und nicht während der Abwärtsrückbewegung zum Untertauchen, wie in den Fig. 1 bis 4 erläutert, erfolgt.

Obwohl diese Anordnung weitgehend ohne Erläuterung verständlich ist, ist doch zu sehen, daß die Rakelblätter nun abwärts statt aufwärts gerichtet sind und das Kuchenmaterial während der Aufwärtsbewegung der Elektrodenstruktur abstreifen, während die Blätter in elastisch nachgebenden Gleitkontakt mit der Elektrodenstruktur gehalten werden können. Zur Vereinfachung kann dieser Gleitkontakt selbst während der nachfolgenden Abwärtsbewegung der Elektrodenstruktur, die nun von Kuchenmaterial befreit ist, beibehalten werden. Andernfalls kann ein die Blätter betätigender Mechanismus ähnlich dem, der oben in Verbindung mit den Fig. 1 bis 4 beschrieben wurde, verwendet werden.

Es folgt nun eine Beschreibung eines automatischen Filtratflußsteuersystems "S-1" von Fig. 1, das durch die es umgebende gestrichelte Linie markiert ist. Zur Erläuterung wird angenommen, daß die so zu entwässernde Suspension derart ist, daß die Teilchen eine negative Ladung tragen, wie im Falle einer Tonsuspension.

In diesen Steuerungen kann die Erfindung eine Wechselbeziehung benutzen, die zwischen der angelegten und steuerbaren Stromdichte, welche das elektrische Feld erzeugt, und der Wanderungsgeschwindigkeit der suspendierten Feststoffe zu den anodischen Elektroden in Beziehung zu der Bewegungsgeschwindigkeit der Trägerflüssigkeit in der entgegengesetzten Richtung zu und durch die Gegenelektroden existiert. Das heißt, eine Steigerung der Stromdichte steigert entsprechend die relative Geschwindigkeit der suspendierten Feststoffe zu der Anode und umgekehrt. Somit kann ein Grad an Unwirksamwerden des Filtermediums der Kathodenstruktur entweder entmutigt oder ermutigt werden durch entsprechende Veränderungen der Stromdichte. Eine entsprechend verminderte Felddichte gestattet dann, daß einige suspendierte Teilchen sich auf dem Filtermedium absetzen.

In Fällen, wo eine Steigerung der Stromdichte derart ist, daß infolge der relativ höheren induzierten Wanderungsgeschwindigkeit der Teilchen von dem Filtermedium weg kein Überzug auf dem Filtermedium gebildet wird, kann dies durch eine Steigerung des Vakuums kompensiert werden.

Andererseits können die Filtratpumpgeschwindigkeit und die Suspensionsbeschickungsgeschwindigkeit in Relation zueinander variiert werden, um den erwünschten Filtratflußsteuereffekt zu erhalten.

In der vereinfachten Form, die schematisch durch dieses Beispiel wiedergegeben ist, ist das Prinzip des automatischen Steuersystems "S-1" folgendes:

Gemäß einer Betriebsweise wird ein konstantes Vakuum an das Innere der hohlen kathodischen Elektrodenstruktur mit der Vakuumpumpe 45 a angelegt. Ein Vakuummeßinstrument 75 kann über die Relaiseinrichtung 76 den Betrieb der Vakuumpumpe steuern, um das Vakuum auf einem erwünschten konstanten Wert zu halten.

Während das Vakuum bewirkt, daß Trägerflüssigkeit aus der zu filtrierenden Suspension durch die flüssigkeitsdurchlässigen Wände der kathodischen Elektrodenstruktur filtriert wird, zieht die Pumpe 46 b Filtratflüssigkeit aus den kathodischen Elektrodenstrukturen gegen die entgegengesetzte Kraft des Vakuums. Als leitender Steuerfaktor wird ein Filtratspiegel "L" durch das Vakuum in der Trennkammer 78 aufrechterhalten, welche über die Leitung 46 a mit dem Inneren der Elektrodenstruktur in Verbindung steht. Da die Leitung abwärts am oberen Ende der Elektrodenstruktur endet, zieht sie ein Gemisch von Flüssigkeit und H₂-Gas, das an der Kathode elektrolytisch entwickelt wurde, in die Vakuumtrennkammer 78, wo der sichtbare Vakuumflüssigkeitsspiegel "L" aufrechterhalten werden soll. Gas wird aufwärts durch eine sekundäre Trennkammer 81 abgezogen, während entgastes Filtrat unter der Schwerkraft zurück in die Kathodenstruktur gelangt, wie durch eine Leitung 82, eine Parallelverbindung zwischen den beiden Kammern 78 und 81 ist in einer Umgehungsverbindung 83 vorgesehen, worin der Vakuumfiltratspiegel "L" durch Einperlen oder Blasenbildung ungestört ist, welche letztere in der Trennkammer 78 auftreten können.

Die Relaiseinrichtung 84, die auf übermäßige Veränderungen in dem Filtratspiegel "L" reagiert, stellt die Filtratpumpgeschwindigkeit oder den Ausstoß der Pumpe 46 b so ein, daß sie den Filtratspiegel zurück in seinen normalen Bereich zulässiger relativ kleiner Fluktuationen bringt.

In seltenen Fällen, wenn kein Überzug auf dem Filtermedium der Kathodenstruktur gebildet wird, sollte der Durchflußwiderstand des Filtermediums ansteigen, so daß dann das Steuersystem das Vakuum erhöht.

Ausgeglichener Betrieb verlangt andererseits, daß die Geschwindigkeit des Filtratflusses durch die kathodische Elektrode ausreichend, aber nicht so groß ist, daß sie die Wanderung der suspendierten negativ geladenen Feststoffe in der entgegengesetzten Richtung zu der Anode hin hemmt oder stört.

Wie oben für Steuerzwecke ausgeführt wurde, kann die flüssigkeitsspiegelabhängige Führungssteuereinrichtung 84 ihre Steuerimpulse so übertragen, daß sie die Stromdichte oder das an die Elektroden angelegte elektrische Potential verändert, während eine geeignete vorbestimmte konstante Pumpgeschwindigkeit zusammen mit einem konstanten Vakuum beibehalten wird.

Wie oben gezeigt wurde, ist manuelle Steuerung, bei der die Stromdichte in Abhängigkeit von der visuellen Beobachtung des Schlammproduktes (nach dem Anmachen) und anderen Bedingungen reguliert wird, in vielen Anwendungsfällen völlig zufriedenstellend.

Beispielsweise bei Verwendung einer Tonsuspension mit ihren negativ geladenen Tonteilchen erfordert die Ausgangsfolge einleitender Stufen, daß die hohlen Elektrodenstrukturen an ihrer Stelle fixiert werden, der Behandlungsbehälter mit der Tonsuspension gefüllt wird und genügend Filtratflüssigkeit oder Wasser zugeführt werden, um die Kathodenstruktur zu füllen und genügend Anolyt zugeführt wird, um die Anodenstruktur zu füllen.

Das System wird gefüllt, indem Vakuum an die Strukturen angelegt wird, so daß die betreffende Flüssigkeit von Vorratsbehältern in die Elektrodenstrukturen gezogen wird. Wenn die Elektrodenstrukturen gefüllt sind, kann das Entwässerungsverfahren beginnen.

Das Entwässerungsverfahren selbst wird gestartet, indem man Strom an die Elektrodenstrukturen anlegt und so bewirkt, daß Flüssigkeit durch die Kathodenstrukturen unter dem angelegten Vakuum fließt. Die Filtratpumpe wird angestellt und ihre Pumpgeschwindigkeit so eingestellt, daß der Abzug auf einer relativ konstanten vorbestimmten Filtratmenge gehalten wird. Beim Start wird auch die Elektrolytpumpe 71 betätigt, um zu bewirken, daß Elektrolyt durch die Anodenstrukturen fließt.

Der Betrieb des Entwässerungssystems wird unterbrochen, indem man den Strom für die Elektroden abstellt und die Flüssigkeit aus den Elektrodenstrukturen herauspumpt. Wenn die Elektrodenstrukturen leer sind, wie sich zeigt, wenn die Pumpe keinen Ausstoß mehr hat, wird das Vakuum abgestellt, und dann werden die Pumpen abgestellt.

Die folgenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung.

Beispiele

Ein elektrisch unterstütztes Vakuumfilter der schematisch in den Fig. 1 bis 8 gezeigten Type wird unter Verwendung eines Beschickungsschlammes eines Überzugtones Nr. 1, welcher 59 Gewichts-% Feststoffe enthält, betrieben. Die für die Kuchenablagerung verfügbare gesamte aktive Fläche beträgt 2,23 m² (zwei Anoden, jede mit zwei aktiven Oberflächen). Der verwendete Anolyt ist eine 1 N-Lösung von NaCl, die durch die Anode mit einer Geschwindigkeit von 0,95 l/Min. je 0,09 m² Anodenfläche (0,25 Gallonen je Minute je Quadratfuß Anodenfläche) zirkuliert wird. Ein Vakuum von etwa 508 mm (20 Zoll) Quecksilber wird auf dem Filtratsystem (Kathode) aufrechterhalten, während das Vakuum an dem Anolytsystem etwa 406 bis 432 mm Quecksilber (16 bis 17 Zoll) beträgt. Bei der Durchführung von Tests wird der Strom auf einem erwünschten Wert zusammen mit einer vorbestimmten Badtemperatur und Salzzugabe konstant gehalten, und die Belastung wird dann eingestellt, um ein Gleichgewicht zu erreichen. Die Salzzugabe erfolgt, um eine mögliche Veränderung im Salzgehalt des Beschickungsmaterials oder als Flockungsmittel oder Dispergiermittel zugesetzte Salze oder zu anderen Zwecken bei der bekannten Behandlung der Beschickung zugesetzte Salze zu simulieren. In der folgenden Tabelle sind die Betriebsergebnisse unter Gleichgewichtsbedingungen gezeigt.

Nach dem Anmachen bekommt man zufriedenstellende Produktschlämme mit 70% Feststoffen bei allen der obigen Versuche. Es ist ersichtlich, daß ein Kuchen mit 80% Feststoffen, der selbst ein äußerst erwünschtes Material ist, auch gut innerhalb der Leistung dieses Verfahrens liegt. Das Verfahren erweist sich als flexibel, da es wirksam über einen weiten Bereich von Verfahrensbedingungen einschließlich einer wesentlichen Veränderung der Beschickungsgeschwindigkeiten ist. Wenn die Leitfähigkeit des Schlammes niedrig ist (bei geringer oder gar keiner Salzzugabe und bei niedrigen Badtemperaturen) ist das Verfahren etwas wirksamer als mit Schlämmen mit hoher Leitfähigkeit. Das Verfahren verbraucht wesentlich weniger Energie als die thermische Entwässerung, die in der Industrie derzeit allgemein üblich ist.

Aus den obigen Ausführungen ist auch verständlich, daß im Betrieb des elektrisch unterstüzten Vakuumfilters nach der Erfindung, welches auch als Elektrofilter für Feststoff-Flüssigkeitstrennung bezeichnet werden kann, elektrisch niedergeschlagene Feststoffe direkt aus einer kolloidalen Beschickungssuspension in der Form einer festen und relativ harten Kuchenausbildung von sehr niedrigem Feuchtigkeitsgehalt gewonnen werden können, welche ein erwünschtes Produkt selbst darstellen können.

Statt dessen kann gewonnenes Kuchenmaterial mit Beschickungsschlamm oder Überlaufsuspension aus dem Behandlungsbehälter in solchen Mengenverhältnissen vermischt werden, daß man einen Schlamm einer speziellen höheren Feststoffkonzentration als das erwünschte Produkt bekommt.

Nach einer anderen Alternative kann der Betrieb der Elektroentwässerungsapparatur in einer Weise durchgeführt werden, daß die Überlaufsuspension selbst als das Produkt in der Form eines Schlammes einer erwünschten Feststoffkonzentration erhalten wird, wobei irgendwelche Feststoffablagerungen oder Kuchenbildungen auf den Elektroden nur beiläufig auftreten oder auf ein Minimum herabgesetzt werden.

Für die besten Ergebnisse kann die Beschickungssuspension für das Elektrotrennverfahren eine Vorkonditionierung mit einem Dispergiermittel erfordern, um eine geeignete Suspension zu bekommen. Bei diesen Bedingungen ist das Elektrofilter figürlich gesprochen in der Lage, daß es eine hohe Filtrationsgeschwindigkeit sonst schwierig zu filtrierender kolloidaler Suspensionen ergeben kann. Dies wiederum steht im Gegensatz zu der Koaguliervorbehandlung, die bei einer Beschickungssuspension erforderlich ist, welche in herkömmlichen Filtrieranlagen einer Trennung oder Feststoffkonzentrierung unterzogen werden soll.

Claims (11)

1. Elektrofiltrationsvorrichtung zum Entwässern einer Suspension von Feststoffen in einer Trägerflüssigkeit, welche einem elektrischen Feld ausgesetzt ist, mit einem Behandlungsbehälter (10), Einrichtungen (12, 13) zum Aufrechterhalten eines Mindestniveaus der Suspension in dem Behälter, mit Beschickungseinrichtungen (11) für die Suspension, welche mit dem Behälter (10) verbunden sind, mit wenigstens einem Paar einander gegenüberliegender Elektrodenstrukturen (15), deren jede einen in dem Behälter (10) angeordneten hohlen Körper (21, 33) aufweist, der als kathodische und anodische Elektrode in die Suspension eingetaucht ist, wobei zwischen beiden ein steuerbares elektrisches Feld vorhanden ist, wobei eine erste (kathodische oder anodische) Elektrodenstruktur (C, A) eine flüssigkeitsdurchlässige Wand (34, 35) aufweist, welche eine Filtrationsfläche in dem elektrischen Feld bildet, mit Filtratabzugseinrichtungen (46 b) und einer Vakuumquelle (45 a), die mit dem hohlen Körper der ersten Elektrodenstruktur verbunden sind, wobei die zweite Elektrodenstruktur (A, C) wenigstens eine einen Kuchen (0) aufnehmende Wand (22) besitzt und mit einer Vorrichtung (H) zum Anheben der Elektrodenstruktur verbunden ist und Einrichtungen (17, 18, 19, 20) zur Gewinnung des Kuchens (0) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kuchen aufnehmende Wand (22) der zweiten Elektrodenstruktur (15) ionendurchlässig ist, ein Elektrodenelement (27) innerhalb des hohlen Körpers in einem Abstand von der ionendurchlässigen Wand (22) angeordnet wird, in dem Zwischenraum zwischen dieser und dem Elektrodenelement (27) ein Elektrolyt vorhanden ist, Einrichtungen (29, 64, 73, 76′, 66, 71, 28) zum Abziehen des Elektrolyten und zur Zufuhr von frischen Elektrolyten mit der zweiten Elektrodenstruktur (15) verbunden sind und eine weitere Vakuumquelle (61, 62) mit dem hohlen Körper der zweiten Elektrodenstruktur (15) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Abziehen von Elektrolyt aus der zweiten Elektrodenstruktur ein barometrischer Schenkel (64) ist und Pumpeinrichtungen (71, 73, 66, 79) für die Zirkulation von frischem Elektrolyten durch die zweite Elektrodenstruktur vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ionendurchlässige Wand (22) der zweiten Elektrodenstruktur (15) mehrere nicht leitfähige Elemente (22 a-c) einschließlich eines Filtermediums (22 a) und eines nach innen liegenden mit Löchern versehenen Stützgitters (22 b) für das Filtermedium umfaßt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (17, 18) zur Gewinnung des Kuchens als Abstreifer ausgebildet sind und die ionendurchlässige Wand (22) ein äußeres Schutzgerüst (22 c) umfaßt, das eine direkte Berührung zwischen den Abstreifeinrichtungen (17, 18) und dem Filtermedium (22 a) verhindert.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifeinrichtungen als Rakelblätter (17, 18) ausgebildet sind, die um eine horizontale Achse zwischen einer neutralen Stellung und einer Kuchenabstreifstellung abhängig von der Bewegung der zweiten Elektrodenstruktur schwenkbar angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Aufrechterhalten eines Mindestniveaus der Suspension in dem Behandlungsbehälter durch einen Überlauf (12) gebildet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Gewinnung des Kuchenmaterials eine Fördereinrichtung (19, 20) umfaßt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung eine Bandfördereinrichtung (19, 20) ist.

9. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) der Elektrolyt im Hohlraum der zweiten Elektrodenstruktur kontinuierlich erneuert wird,
• b) das an der Elektrode entstehende Gas abgesaugt wird
  und
• c) der Unterdruck in der Elektrodenstruktur auch während des Heraushebens der Struktur aus der Suspension aufrechterhalten wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt eine Natriumchloridlösung ist.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß an der anodischen Elektrodenstruktur entwickeltes Chlorgas zu dem Hohlraum der kathodischen Elektrodenstruktur überführt wird.