DE4416973A1 - Reinigung von Schmutzwässern durch Elektroflotation - Google Patents
Reinigung von Schmutzwässern durch ElektroflotationInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft die Reinigung von Schmutzwässern durch Elek
troflotation, wobei Eisen- und/oder Aluminiumelektroden verwendet werden, von
denen mindestens eine zum Ausflocken der Verunreinigungen als Opferanode
geschaltet ist.
Die hierzu verwendeten, das Schmutzwasser aufnehmenden Behälter sind beim
Stand der Technik stehend ausgeführt, was den Nachteil mit sich bringt daß
oberhalb des Behandlungsbehälters zum Herausziehen verbrauchter Elektroden
oder zu deren Reinigung bzw. deren Montage ein entsprechend großer Platz- und
Hubkraftbedarf besteht. Zum anderen entsteht durch die an den Elektroden aus
tretenden Gasblasen eine erhebliche Schaummenge, die durch eine aufwendige
Apparatur abgetrennt werden muß, siehe z. B. GB 2117798 A1 oder EP 0469 582
A1 bzw. die eigene unveröffentlichte Anmeldung P 43 29 272.0.
Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt eine Vorrichtung zu
schaffen, die neben einer hohen Effektivität einen wesentlich geringeren vertika
len Platzbedarf und Kraftaufwand erfordert, die insgesamt weniger Volumen erfor
dert und bei der wesentlich weniger Schaum anfällt.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei einer Vorrichtung zum Reinigen von
Schmutzwässern mit Hilfe von Eisen- und/oder Aluminiumelektroden, von denen
mindestens eine als Opferanode geschaltet ist, wobei die Elektroden schwertartig
ausgebildet und in engem Abstand parallel zueinander in einem Reaktor ange
ordnet sind, bei welcher erfindungsgemäß der Reaktor liegend, insbesondere
geneigt angeordnet ist. Das - bei geneigter Anordnung obere - Auslaufende des
Behälters ist dabei mit einem Überlaufwehr versehen, das gegenüberliegende
Behälterende weist einen eigenen Verschluß auf. Unterhalb des Wehres befindet
sich ein Auffangbecken, das über eine Rückführleitung und eine Pumpe mit dem
rückwärtigen Ende des Reaktors verbunden ist.
Durch die liegende (geneigte) Anordnung des Reaktors, der vorzugsweise als
Rohr ausgeführt ist, ist es möglich, die Elektroden nach Entfernen des am Auslauf
angeordneten Wehres etwa waagerecht aus dem Reaktor und mit geringem
Kraftaufwand (auch von Hand) herauszuziehen, so daß die Vorrichtung auch in
Räumen mit relativ niedriger Gebäudedecke untergebracht werden kann. Ein
weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß der Reaktor das Schmutzwasser
allseitig, d. h. auch oberhalb der Badoberfläche umgibt, so daß der Schaum in
Folge der Reibung mit der Behälterwand auf dem Wege zum Überlaufwehr weit
gehend zerstört wird, so daß davon verhältnismäßig geringe Mengen auffallen, die
nicht eigens abgetrennt werden müssen und auch den anschließenden Filtervor
gang zur Abtrennung ausgefällter Verunreinigungen nicht behindern.
Zur Erreichung des geforderten Reinigungseffektes für das zu behandelnde
Schmutzwasser wird erfahrungsgemäß ein Eintrag elektrischer Ladung zwischen
0,25 Ah/l und 2,5 Ah/l benötigt. Diese Ladungsmenge kann bei einmaliger Passa
ge des Wassers durch den Reaktor, wegen der begrenzten Elektrodenoberfläche
und der aus Sicherheitsrücksichten limitierten Gleichstrom-Betriebsspannung,
nicht vollständig übertragen werden.
Zum Erreichen des Reinigungseffektes wird daher eine Reaktionszeit von u. U.
mehreren Stunden benötigt, während deren das Wasser fortwährend durch den
Reaktor umgewälzt werden muß.
Beispielsweise beträgt die Mindest-Reaktionszeit für die Behandlung einer
700-l-Schmutzwassercharge mit einem benötigten spezifischen Ladungseintrag
von 1,0 Ah/l und einer Elektrolyse-Stromstärke von 140 A: 5 Stunden.
Trotz der ausreichender Strömungsgeschwindigkeit im Elektrolysespalt zwischen
den Elektroden, entsprechend einer Reynolds-Zahl oberhalb 2500, reicht die
vorliegende Strömungsturbulenz zum Abtragen der sich an der Anodenoberfläche
bildenden Oxidschicht nicht aus. Zur Aufrechterhaltung eines ungehinderten
Stromüberganges zwischen Schmutzwasser und Anodenoberfläche muß daher
der Oxidbelag von der Anodenoberfläche von Zeit zu Zeit durch mechanische
Einwirkung (Kunststoffschaber) abgereinigt werden.
Der gelegentlich erforderliche Aus- und Einbau der Elektrodenschwerter wird
dabei erfindungsgemäß dadurch erleichtert, daß diese im Reaktor beim Heraus
ziehen oder Wiedereinsetzen gleiten.
Das Wehr kann in einfacher Weise aus einer auf den rohrartigen Reaktor aufzu
steckenden, segmentartig ausgebildeten Kappe oder einer gegen das Rohrende
abdichtenden Scheibe gebildet werden. Sämtliche nicht stromführenden Teile sind
vorteilhaft aus Kunststoff (PVC) ausgeführt. Die elektrischen Anschlüsse können
hierbei durch die Kappe oder die Scheibe hindurchgeführt sein.
Durch Hinzufügen des Auffangbeckens (mit einem Fassungsvermögen = dem des
Schmutzwasser-Vorlagebehälters) zum Auffangen des behandelten Rohwassers
und dessen taktweise Rückführung in den Schmutzwasserbehälter, wird die reak
tionskinetisch vorteilhafte Charakteristik einer Rührkesselkaskade mit beliebig
wählbarer Anzahl einzelner Reaktionsstufen ermöglicht.
Erleichtert wird dies durch Aufstellung beider Reaktor in zwei verschiedenen Ebe
nen, wofür sich eine vorgefertigte Montagebühne, welche auf den Hallenfußboden
aufgestellt wird, anbietet. Durch Aufstellung des Auffangbeckens in der oberen
Ebene wird daher insgesamt keine wesentliche zusätzliche Grundfläche in der
Werkhalle beansprucht.
Es wird vorgeschlagen, den Filter zur Abtrennung der Feststoffpartikel nach abge
schlossener Wasserbehandlung unterhalb des rückwärtigen Endes des Reaktors
vorzusehen, so daß dieser z. B. mit Hilfe von Zuleitung behandelten Wassers in
den Reaktor, nach Öffnen eines hier angeordneten Verschlusses, auch gleichzei
tig von Festkörpern die zwischen den Elektroden eine Brücke bilden könnten, frei
gespült werden kann. Der rückwärtige Verschluß ist dabei in bevorzugter Weise
ein aufblasbarer Balg, der im Reaktor in aufgeblasenem Zustand gegen die
Innenwandungen anliegt.
Dem Auffangbecken kann in besonders vorteilhafter Weise kaskadenartig ein
Vorlagebecken zugeschaltet sein, um derart die oben angesprochene Behand
lungszeit bzw. Verweilzeit optimieren zu können.
In besonders bevorzugter Weise wird erfindungsgemäß das Wasser mit Hilfe einer
druckluftbetriebenen Membranpumpe gefördert. Dies eröffnet die Möglichkeit, die
Abluft der Pumpe dem Reaktorboden zuzuleiten, um einmal abgesetzte oder
absinkende Festkörper aufzurühren und somit im Umlauf zu halten, zum anderen
ist damit aber auch der Vorteil verbunden, das an den Elektroden notwendiger
weise auftretende Knallgas durch Verdünnung deutlich unter die Explosionsgren
ze zu drücken. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung stört die Luftzuführung
überraschenderweise nicht durch übermäßige Schaumbildung.
Sie weist dazu eine Leitung auf, die die Abluftseite der Pumpe mit dem Reaktor
boden verbindet und die z. B. ein den Wasserrückfluß verhinderndes Ventil
(Rückschlagklappe) aufweist. Dabei können rückgeleitetes Wasser und Abluft
über ein gemeinsames Rohr dem unteren Reaktorende zugeführt werden. Das
Rohr kann hierbei auch als Anschlag für die Elektroden bzw. deren Abstandhalter
dienen.
Der Reaktor selbst kann ein das Wasserbad umfassendes geschlossenes Rohr
sein, er kann jedoch auch einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt
aufweisen, wobei die obere auf dem Bad aufliegende Fläche als verschließbarer
Deckel ausgebildet sein kann, um derart einen leichten Zugang zu den Elektroden
zu schaffen, um diese von außen periodisch reinigen zu können. Auch im Falle
der rohrförmigen Ausbildung des Reaktors kann natürlich ein aufklappbarer oder
abnehmbarer Deckel vorgesehen sein.
Die Elektroden können zu einem Paket zusammengefaßt und nach außen gegen
die Reaktorwandung abgedichtet werden, so daß das zu reinigende Wasser aus
schließlich zwischen den Elektroden geführt wird. Dazu kann seitlich mindestens
ein aufblasbares Kissen zwischen einer äußeren Elektrode und der Reaktorwan
dung angeordnet werden, das nach dem Aufblasen zur Reaktorwandung abge
dichtet und im Falle der Verwendung nur eines Kissens das Elektrodenpaket
gegen die gegenüberliegende Reaktorwandung andrückt. Zwischen den Elektro
den befinden sich dabei Abstandshalter.
Die Abstützung der äußeren Elektroden kann auch durch von beiden Rohrenden
einführbare Keile geschehen, wobei zwischen den Elektroden die Abstandshalter
liegen.
Bei rohrförmiger Ausbildung des Reaktors drückt das Kissen die gegenüberlie
gende äußere Elektrode gegen den Rohrmantel und dichtet über dessen obere
und untere Längskante gegen den dahinterliegenden Hohlraum ab.
Anhand der beiliegenden Figuren wird die vorliegende Erfindung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung,
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Reaktor.
In Fig. 1 ist der Reaktor 1 als Kunststoffrohr ausgebildet, das die im inneren
angeordneten Elektroden umfaßt. Der Reaktor 1 ist geneigt angeordnet, das
Auslaufende 2 liegt höher als das rückwärtige Reaktorende 4. Am Auslaufende 2
befindet sich ein Wehr 3, das rückwärtige Ende 4 ist mit einem Verschluß 5
abdichtbar, das bevorzugt als aufblasbares Kissen ausgeführt ist.
Unterhalb des Wehrs 3 ist ein Auffangbecken 6 angeordnet. Das Auffangbecken 6
ist zur Kreislaufführung des Schmutzwassers über das Schmutzwass-Vorlage
Becken 9 mit dem Schmutzwassereinlaß 12 am unteren Reaktorbereich verbun
den.
Unterhalb des rückwärtigen Reaktorendes befindet sich ein Filterbecken 8 in dem
ausgefällter Feststoff vom Klarwasser nach mehrfacher Kreislaufführung abge
trennt wird. Die Anordnung des Filters 8 unterhalb des Reaktorrandes 4 hat dabei
den Vorteil, daß auch vom Reaktor ablaufendes Spülwasser zu dessen Reinigung
direkt in den Filter 8 gegeben werden kann.
Dem Auffangbecken 6 ist ein Vorlagebecken 9 kaskadenartig nachgeschaltet, das
ein gleiches Fassungsvermögen aufweist. Das zweite Becken 9 ist mit dem ersten
Becken 6 über eine Leitung 14 verbunden, aus dem Vorlagebecken 9 wird das zu
behandelnde Wasser über eine Leitung 15, eine druckluftbetriebene Membran
pumpe 16 und die Leitung 17 mit Durchflußmesser 7 und Ventilen 22 dem
Schmutzwassereinlaß 12 zugeführt.
Weiterhin sind Druckluftleitungen 18,19, 20, 21 vorgesehen, die in das Filter
becken 8 und das Vorlagebecken 9 eintauchen, um gewünschtenfalls den Inhalt
in Turbulenz zu versetzen. Die Abluft der Pumpe 16 wird über die Abluftleitung 10
und einen Verteiler 23 unten in den Boden 11 des Reaktors 1 eingeblasen, um
einmal auch hier Turbulenz zu erzeugen und Reaktorinhalt aufzurühren und zum
anderen, um an den Elektroden (Fig. 2) entstehendes Knallgas zu verdünnen.
Dabei kann folgende Berechnung zugrundegelegt werden.
Ein Elektrolyse-Strom von 140A setzt stündlich 58,52 Nlieter Wasserstoff frei. Die
untere Explosionsgrenze für Wasserstoff in Luft beträgt 4 Vol.-%, was einer
25fachen Verdünnung des Wasserstoffgases entspricht, die mit Rücksicht auf den
gleichzeitig gebildeten Sauerstoff entsprechend zu erhöhen ist. Bei einem Sicher
heitszuschlag von 25% werden demnach 1,25 × 25 × 58,52 = 1829 Nliter Verdün
nungsluft benötigt.
Eine Membranpumpe mit einer Förderleistung von 2500 l/h gegen 5 m Förder
höhe, wie für die Anlage mit 140A Elektrolyse-Strom vorgesehen, benötigt 2100
Nl/h Druckluft (5 bar), was der 1,15fachen Menge zur Unterschreitung der unteren
Explosionsgrenze entspricht; die Anlage ist damit ausgesprochen sicher.
Letztlich wird vorgesehen, aus dem Filterbecken 8 das Klarwasser über eine Lei
tung 26 einem Sammelbecken 25 zuzuführen. Das Filterbecken 8 selbst kann
eine eigene Rückführleitung 24 mit Dreiwegeventil 13 aufweisen, um auch über
die Leitung 24 aus dem Vorlagebecken 9 filtrieren zu können.
Das Vorlagebecken 9 weist Füllstandsschalter 27, 28 auf, die die jeweilig benötig
ten Ventile schalten.
Fig. 2 zeigt den Reaktor 1 im Schnitt mit einem eingeschobenen Paket aus
3 Elektroden 29, 29′, 30 von denen beispielsweise die mittlere 30 als Opferanode
geschaltet ist. Der Reaktor ist als Kunststoffrohr ausgeführt, der obere Bereich
kann als Deckel ausgebildet sein. Zwischen den Elektroden 29, 30 befinden sich
Abstandhalter 31, das Paket kann durch eine Verschraubung 32 - angedeutet als
strichpunktierte Linien - zusammengefaßt sein.
Die Elektroden 29, 30 können gegen die seitlichen Hohlräume des rohrförmigen
Reaktors 1 abgedichtet sein. Dazu kann ein seitliches, aufblasbares, sich etwa
über die Länge der Elektroden erstreckendes Kissen 34 dienen, das die gegen
überliegende Elektrode 29′ an deren oberen und unteren Längskanten 35 gegen
den Innenmantel 36 des Rohres drückt.
Um ein Klemmen der mittleren Elektrode 30 zu verhindern, besitzt diese gegen
über dem Rohrdurchmesser ein gewisses Untermaß, wobei das Paket der Elek
troden mittig zur Rohrlängsachse liegt.
In bevorzugter Weise können die Elektroden 29, 29′, 30 im Reaktor 1 durch seit
liche Keile 37 gegen den Innenmantel 36 abgestützt werden, wobei sich ebenfalls
zwischen den Elektroden Abstandshalter 31 befinden. Anstelle des in der Fig.
links gezeigten Kissens 34 ist daher ein zweiter Keil 37 vorzusehen. Vorteilhaft ist
dabei, daß die Keile nach dem Einbringen der Elektroden von beiden Rohrenden
eingeschoben werden können.
Bezugszeichenliste
1 Reaktor
2 oberes Auslaufende
3 Überlaufwehr
4 rückwärtiges Reaktorende
5 Verschluß
6 Auffangbecken
7 Durchflußmesser
8 Filter
9 Vorlagebecken
10 Leitung
11 Boden
12 Schmutzwassereinlaß
13 Dreiwegeventil
14 Leitung
15 Leitung
16 Pumpe
17 Leitung
18 Druckluftleitung
19 Druckluftleitung
20 Druckluftleitung
21 Druckluftleitung
22 Ventile
23 Verteiler
24 Leitung
25 Sammelbecken
26 Rückführleitung
27 Füllstandsschalter
28 Füllstandsschalter
29, 29′ Elektroden
30 Elektroden
31 Abstandhalter
32 Verschraubung
33 Hohlräume
34 Kissen
35 Längskanten
36 Innenmantel
37 Keile.
2 oberes Auslaufende
3 Überlaufwehr
4 rückwärtiges Reaktorende
5 Verschluß
6 Auffangbecken
7 Durchflußmesser
8 Filter
9 Vorlagebecken
10 Leitung
11 Boden
12 Schmutzwassereinlaß
13 Dreiwegeventil
14 Leitung
15 Leitung
16 Pumpe
17 Leitung
18 Druckluftleitung
19 Druckluftleitung
20 Druckluftleitung
21 Druckluftleitung
22 Ventile
23 Verteiler
24 Leitung
25 Sammelbecken
26 Rückführleitung
27 Füllstandsschalter
28 Füllstandsschalter
29, 29′ Elektroden
30 Elektroden
31 Abstandhalter
32 Verschraubung
33 Hohlräume
34 Kissen
35 Längskanten
36 Innenmantel
37 Keile.
Claims (10)
1. Vorrichtung zum Reinigen von Schmutzwässern mit Hilfe von Eisen- und/oder
Aluminiumelektroden, von denen mindestens eine als Opferanode geschaltet
ist, wobei die Elektroden schwertartig ausgebildet und in engem Abstand
parallel zueinander in einem Reaktor angeordnet sind, gekennzeichnet durch
die folgenden Merkmale:
- a) der Reaktor (1) ist liegend, insbesondere geneigt angeordnet und umschließt das Schmutzwasser allseitig;
- b) das bei geneigter Anordnung obere Auslaufende (2) des Reaktors (1) ist mit einem Überlaufwehr (3) versehen, das gegenüberliegende Reaktor ende (4) weist einen eigenen Verschluß auf;
- c) unterhalb des Wehres (3) befindet sich ein Auffangbecken (6), das über eine Rückführleitung (14) und eine Pumpe (16) mit dem rückwärtigen Ende (4) des Reaktors (1) verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des
rückwärtigen Endes (4) des Reaktors (1) ein Filter (8) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der das
rückwärtige Ende (4) abdichtende Verschluß (5) ein aufblasbarer Balg ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß
das Auffangbecken (6) kaskadenartig mit einem Vorlagebecken (9) verbunden
ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Pumpe (16) eine druckluftbetriebene Membranpumpe ist, deren Abluft
über eine Leitung (10) an den Reaktor (1) anschließbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß
der Reaktor (1) ein vorzugsweise mit einem Deckel verschließbarer, nach
oben offener Trog ist, aus dem die Elektroden nach oben herausnehmbar
sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß
der Reaktor (1) ein geschlossenes Rohr ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß
seitlich an mindestens eine äußere Elektrode ein aufblasbares Kissen (34)
anliegt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen den Elektroden Abstandshalter (31) vorgesehen sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Elektroden (29, 30) mit Hilfe von seitlichen, von beiden Rohrenden ein
führbaren Keilen (37) gegen den Innenmantel (36) des Reaktors (1) abgestützt
sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944416973 DE4416973C2 (de) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | Reinigung von Schmutzwässern durch Elektroflotation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944416973 DE4416973C2 (de) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | Reinigung von Schmutzwässern durch Elektroflotation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4416973A1 true DE4416973A1 (de) | 1995-11-16 |
DE4416973C2 DE4416973C2 (de) | 1998-04-16 |
Family
ID=6518109
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19944416973 Expired - Fee Related DE4416973C2 (de) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | Reinigung von Schmutzwässern durch Elektroflotation |
Country Status (1)
Country | Link |
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