УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД "ФЕРРОКСЕР" Российский патент 1995 года по МПК C02F1/46 

Изобретение относится к гальваническим производствам, в частности к устройствам для очистки сточных вод гальванических производств, и может быть использовано для очистки промышленных сточных вод от диспергированных, эмульгированных и растворенных примесей.

Известно устройство для очистки сточных вод гальванических производств электрокоагуляционным методом [1].

Этот метод имеет ряд существенных недостатков, что тормозит его широкое распространение. В частности, необходимо изготавливать стальные электроды, заменять их в процессе эксплуатации, имеет место большой расход электроэнергии, а также засоление очищаемых стоков.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является устройство для очистки загрязненных растворов методом гальванокоагуляции [2].

В устройстве использован эффект короткозамкнутого гальванического элемента путем создания гальванопары железо-углерод, что позволяет переводить в раствор ионы железа и использовать их в процессе очистки загрязненных промышленных сточных вод.

Метод гальванокоагуляции отличается простотой аппаратурного оформления и практически исключает использование химических реагентов.

Устройство для очистки сточных вод методом гальванокоагуляции представляет собой вращающийся барабан с торцевыми патрубками ввода загрязненной и отвода очищенной воды, внутри которого находится смесь из железного скрапа (стружки) и кокса, через который непрерывно течет очищаемый раствор. При этом протекают различные электрохимические и химические реакции: восстановление поливалентных ионов (хроматов, молибдатов, вольфраматов, ваннадатов), катодное осаждение ионов металлов, образование ферритов и малорастворимых гидроксидов и оксидов металлов и соосаждение дисперсных частиц. В результате выпадения в осадок сульфатов, фторидов, фосфатов, боратов и других ионов снижается общее солесодержание системы.

Недостатками известного устройства являются неудобство загрузки аппарата, измельчение и расход кокса, вынос смеси кокса и стружки из аппарата, сложность контроля за расходом стружки, очищенная вода после устройства не отстаивается, используется только треть объема аппарата, низкая производительность аппарата.

Технический результат, полученный от использования предлагаемого устройства, заключается в повышении степени очистки воды от ионов металлов, ограничении расхода кокса разовой загрузкой, исключении выноса нерастворенной железной стружки, возможности визуального контроля процесса расхода стружки и повторного использования очищенной воды, а также повышении производительности устройства в 4,5-5 раз за счет использования практически всего объема устройства.

На чертеже изображено устройство для очистки сточных вод.

Устройство состоит из корпуса 1, выполненного в виде ванны, разделенной перфорированной перегородкой 2, обтянутой водопроницаемой тканью 3, не доходящей до низа перегородки и делящей корпус на два отсека: первый отсек 4 по ходу движения воды в верхней части снабжен устройством для распределенного ввода сточных вод, выполненных в виде перфорированного трубопровода 5, и заполнен коксом 6, второй отсек 7 - железной стружкой 8 и снабжен валом 9 с лопатками 10, расположенными под углом к торцовой поверхности корпуса и совершающими колебательные движения, и устройством отвода очищенной воды 11.

Устройство работает следующим образом.

Сточную воду через перфорированный трубопровод 5 подают в отсек 4 устройства 1, заполненный коксом 6, где начинается процесс восстановления шестивалентного хрома катодно-поляризованным коксом, кроме того в прикатодном слое образуются гидроксидные осадки металлов и происходит коагуляция ими диспергированных и эмульгированных веществ. Так как водопроницаемая ткань 3, которой обтянута перфорированная перегородка 2, не доходит до низа перегородки, происходит переток частично очищенной воды через щель в отсек 7, заполненный железной стружкой 8, которую перемешивают с помощью лопаток 10, установленных на валу 9 под углом 30-45^о к торцовой поверхности корпуса 1 и совершающих колебательные движения для механического снятия пассивирующей пленки поверхности железной стружки. Величина угла, под которым расположены лопатки, в 30-45^о является оптимальной для перемешивания железной стружки с целью снятия пассивирующей пленки. В отсеке 7 протекает процесс растворения материала анода - железа и переход его в воду в основном в виде двухвалентных ионов; здесь заканчивается процессе восстановления шестивалентного хрома растворенным двухвалентным железом. Электрическое поле в ферроксере создается за счет разности потенциалов катодного и анодного пространств, замкнутых между собой металлическим корпусом аппарата.

Промывные воды гальванического производства представляют собой кислые стоки с рН 2-3 содержанием, мг/л: Cr⁺⁶ 65; Cr⁺³ 30; Cu 20; Ni 10; Zn 35; Cd 5.

При прохождении кислых сточных вод через форроксер протекают различные электрохимические и химические реакции. Так, например, железо стружки вступает в реакцию с кислотой с образованием ионов двухвалентного железа и молекулярного водорода
Fe - 2e^- __→ Fe⁺²
2H⁺ + 2e^- __→ H₂
Под действием ионов двухвалентного железа происходит восстановление шестивалентного хрома до трехвалентного
3Fe⁺² - 3e^- __→ 3Fe⁺³
Cr⁺⁶ + 3e^- __→ Cr⁺³
Под воздействием электрического поля ионы двух- и трехвалентного железа вступают во взаимодействие с образованием магнетита, создающего дополнительный эффект коагуляции присутствующих в воде соединений. При образовании магнетита происходит захват ионов тяжелых металлов внутрь его кристаллической решетки, что также обеспечивает глубокую очистку стоков.

Очищенные сточные воды выводят из ферроксера через устройство очищенной воды II.

В результате прохождения через ферроксер промывных вод гальванического производства достигается степень очистки воды от ионов, мг/л: Cr⁺⁶ до 0,00 Cr⁺³ 0,1 Cu 0,1 Ni 0,1 Zn 0,1 Cd 0,05
Таким образом, использование предложенного устройства - ферроксера - позволяет повысить степень очистки воды от ионов металлов, ограничить расход кокса разовой загрузкой и повысить производительность аппарата в 4,5-5 раз за счет использования практически всего объема устройства, а также повторно использовать воду, очищенную в устройстве, исключить вынос нерастворенной железной стружки и позволяет визуально контролировать процесс расхода стружки.

Использование: гальванические производства и очистка промышленных сточных вод от диспергированных, эмульгированных и растворенных примесей. Сущность изобретения: устройство выполненное в виде ванны, состоящей из двух отсеков, разделенных перфорированной перегородкой, обтянутой водопроницаемой тканью, не доходящей до низа перегородки, снабжено приспособлением для ввода сточных вод в виде перфорированного трубопровода, расположенного в верхней части первого по ходу движения воды отсека, в котором расположен кокс, а второй отсек заполнен железной стружкой и снабжен валом с лопатками, расположенными под углом 30 - 45° к торцовой поверхности корпуса и совершающими колебательные движения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД "ФЕРРОКСЕР".