185042. lajstromszámú szabadalom • Eljárás emulziós és szuszpenziós szennyvizek elektroflokkulációs tisztítására
I 185 04 2 2 A találmány tárgya eljárás emulziós és/vagy szusz penziós szennyvizek, különösen 100 mg/1 feletti zsírtartalmú szennyvizek egyenáramú elektrolízissel történő elektroflokkulációs tisztítására, indifferens katód alkalmazásával. A felületek tisztítása, zsírtalanítása során többnyire olyan eljárásokat használnak, ahol vízzel - valamilyen alkalmas tisztítószer, vagy pusztán mechanikai energia igénybevétele mellett - a zsiradékot emulzióba viszik. A szennyezés eltávolítása annál könnyebben valósítható meg, minél jobban képes a tisztítószer a zsírt emulzióba vinni. A hatékony emulgeátorok segítségével a képződő emulziós stabilitása is nagy lesz és ez jelentős gondokat okoz a szennyvízkezelés során. A használt tisztítóoldatok jelentős mennyiségű, olykor több mint 10 g/1 zsírt tartalmaznak, amelynek eltávolításához az emulziót, illetve szuszpenziót meg kell bontani. Az emulzióbontásnak elvben két módszere ismeretes. Az egyiknél a diszperz rész elkülönítése az elsődleges folyamat, mint például ülepedés, lefölözés, centrifugálás, szűrés, elektroforézis. A tapasztalat azt mutatta, hogy stabilabb emulziók, illetve szuszpenziók spontán lefölöződése igen hosszú időt vesz igénybe, iparilag nem hasznosítható. Hasonló okokból problémát jelent centrifugálásnál a szükséges nagy fordulatszám. Emulziók ultraszűréssel történő tisztítása igen modern, iparilag már alkalmazott módszer. A szűréskor azonban igen finom, speciális anyagból készült szűrőre van szükség, amelynek költségei meglehetősen nagyok. Az emulzió cseppjeinek elektromos töltését hasznosítja az elektroforetikus bontás. Mivel a cseppek vándorlási sebessége 1 V/cm térerő hatására általában 3-6 pm/s, vagy igen nagy térerő, vagy az elektródák közötti kis távolság szükséges a hatékony tisztításhoz. A szuszpenzió-, vagy emulzióbontás másik útja a demulgeáiás, amikor először a diszperz részek koagulálása játszódik le. Ekkor az emulzió, illetve szuszpenzió szerkezetét - az adszorpciós réteget és az elektromos kettősréteget - kell megbontani. Amennyiben a stabilitást pusztán a csepp töltése biztosítja, akkor elektrolitokkal az a töltés megszüntethető és itt az ún. izoelektromos pontban az emulzió koagulál. A gyakorlatban azonban a stabilitást valamilyen tenzid biztosítja, és nem csupán a csepp töltése. Ionos tenzidek esetén az izoelektromos pontban a stabilitás minimumot mutat ugyan, de ez távolról sem jelenti a koagulálást. A tenzidek elsősorban az adszorpciós réteg liofil tulajdonsága útján fejtik ki emulzióstabilizáló hatásukat. A koaguláláskor ezért ennek eltávolítása szükséges. Az adszorpciós réteg megbontása több úton valósítható meg. A legegyszerűbb módszer azon alapul, hogy hidrogénionok hatására ez a réteg dehidratálódik, elveszti hidrofil tulajdonságát. Általánosabb az a módszer, amelynél adszorpciós hatással zavarják meg a réteg szerkezetét. Nagyfelületű — szilárd vagy gáznemű - anyag kétféle hatást gyakorolhat az emulzió stabilitását biztosító telizi dmolekulákra. Egyrészt konkurens felületet jelent, amelyen a tenzid adszorbeálódhat és ezáltal elvonja azt az emulzió cseppjeitől„ másrészt megkötheti az egész cseppet, sőt több cseppet és ilymódon idézi elő a flokkulációt. Az iparban a savazással történő emulzióbontás terjedt el. Ennél a szennyvizet pH = 2-ig — kevésbé stabilabb emulziók esetében is pH = 3-ig — kel! megsavanyítani. Az emulzió ekkor ugyan megbomlik, de a cseppek elválasztásához még további adalékok szükségesek. Erre a célra vas-, vagy alumíniumsókat használnak, melyek semlegesítés után nagy felületű hidroxidokat képezve magukkal ragadják az olajcseppeket. Az ülepedés gyorsítására általában flokkulálószerek alkalmazására is szükség van. Az eljárás hátránya a nagyméretű berendezések alkalmazása mellett, hogy a tisztított vizet — a savanyítás és a fémsó anionja, valamint a semlegesítés kationja miatt — nagy mennyiségű idegen ionnal terheli. A jelentős vegyszerfelhasználás is nehézkessé teszi a módszert, amellyel többnyire nem lehet elérni a fennálló rendeletekben előírt tisztasági fokot sem. Elektrokémiai, elektroflokkulációs szennyvíztisztítást ismertet a 172 725 lajstromszámú magyar szabadalom. Ennél a flotálható anyagokat tartalmazó szennyvizek kezelésére indifferens elektródokat használnak. Ezen esetben az elektrokémiai tisztítás az emluzió oxidálható vagy redukálható komponenseit képes átalakítani, míg magára az emulzióra csupán az elektródokon fejlődő gázok fiotáló hatása érvényesül. Stabil emulziók eredményes bontásához — a leírás szerint is — adalékok, elsősorban flokkulálószerek felhasználása szükséges. Oldódó anódot alkalmaz a 171 746 számú magyar leírásból ismert eljárás, amely azonban foszfát- és lebegőanyag tartalmú szennyvizek elektrokémiai tisztítására szolgál. Lebegőanyagnak ebben a vonatkozásban a 2 óra alatt le nem ülepedő, de szűrhető, tehát viszonylag durva szemcsés szennyeződéseket (lásd MSZ 448/53, 12750/6, 260/3) tekintjük. Az emulziók jelentős része, valamint a finomabb szemcséjű szuszpenziók, amint azt a bevezetőben említettük, egyszerű szűréssel nem tisztíthatok, csupán ún. ultraszűréssel. A jelen találmány szerinti eljárás éppen az ilyen stabilizált, nehezen bontható, nagy diszperzitás fokú emulziókra és szuszpenziókra vonatkozik. A találmány szerinti eljárásnál az elektroflokkuláció azon alapul, hogy az emulziót két fémlemez közé helyezve, azon egyenáramot vezetünk keresztül, aminek során az anód - amely alumínium, vas, alumínium- vagy vasötvözet - folyamatosan oldódik. Az oldatba kerülő ionok áttol tik az elektromos kettős réteget és így a cseppek a katód felé vándorolnak. A semleges pH-tartomány következtében az oldatba kerülő fémionok nagyfelületű hidroxidokat képeznek. A katódon fejlődő hidrogén mind az emulzió cseppjeit, mind a képződő csapadékot az oldat felszínére flotálja. Az eljárás ily módon az emulzióbontás többféle változatát együttesen valósítja meg. Ezek közül kiemelhetjük a cseppek felületének közvetlen közelében képződő nagyfelületű fémhidroxídok flokkuláló hatását, a katódon fejlődő 10—30 Mm átmérőjű hidrogén buborékok flokkuláló és fiotáló hatását, az egyenáram elektroforetikus hatását, amelynek következtében a cseppek a katódon töltésüket vesztik és az ott uralkodó magasab pH-nál a kicsapódó fémhidroxidon, vagy magán a katódon flokkulálnak. Az alább részletezett, találmány szerinti elektroflokkulációs tisztítási eljárás szerint az emulziót közvetlenül a keletkezés helyén, vagy térbeli akadályok esetén annak közvetlen közelében elhelyezett kádban semlegesítjük, majd a kádba behelyezzük a megfelelő eíektródrendszert és az elektrolízist megindítjuk. Az elektroflokkuláláshoz az egymástól 1—5 cm távolságban álló lemezekből készített elektródokat úgy kötjük az egyenáramú áramforrás 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
