ЭЛЕКТРОКОАГУЛЯТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ЗАГРЯЗНЕННОЙ ЖИДКОСТИ Российский патент 1995 года по МПК C02F1/46 

Изобретение относится к технике электрохимической очистки промышленных сточных вод с использованием анодного растворения металла, например алюминия или железа, касается непосредственно усовершенствования электрокоагуляторов с растворимыми электродами и может применяться на предприятиях, имеющих промышленные стоки от гальванических и других производств.

Известен электрокоагулятор непрерывного действия для очистки загрязненной жидкости, включающий вертикально расположенную камеру с концентрично установленными в ней цилиндрическими электродами, а также патрубки ввода и вывода загрязненной и очищенной жидкости. Электроды в данном электрокоагуляторе расположены с одинаковым зазором по отношению друг к другу и подключены к одному и тому же источнику тока.

Недостатком известного электрокоагулятора является наличие разных величин электрического сопротивления жидкости в зазорах между электродами, определяемых площадью анодов: между периферийными электродами электрическое сопротивление жидкости меньше по сравнению с электродами, расположенными в центральной части камеры. Это обстоятельство создает условия для разной растворимости электродов (периферийных электродов больше, чем центральных), что приводит к неравномерной очистке жидкости и, как следствие, к снижению качества очистки, повышенному расходу электродов из-за неравномерности их растворения, а также к повышенному расходу электроэнергии вследствие разной величины тока, потребляемой различными электродами (большее потребление характерно для периферийных электродов).

Эти недостатки имеют место в электрокоагуляторах и с различным расположением патрубка ввода загрязненной жидкости: под электродами или над ними. В последнем типе электрокоагулятора происходит неравномерное насыщение электролита гидрооксидами металла, подаваемого в зазоры между электродами для смещения его загрязненной жидкостью над электродами.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранный в качестве прототипа электрокоагулятор непрерывного действия для очистки загрязненной жидкости, включающий вертикально расположенную камеру с концентрично установленными в ней цилиндрическими электродами, а также патрубки ввода и вывода загрязненной и очищенной жидкостей, при этом электроды установлены один по отношению к другому с переменными зазорами, увеличивающимися к периферии.

Основным недостатком является низкая эффективность очистки вследствие разных плотностей тока между отдельными концентричными электродами, обусловленными с одной стороны разностью сопряженных площадей электродов, с другой стороны разными зазорами между сопряженными поверхностями электродов. И первое и второе обстоятельство взаимосвязаны друг с другом, это обуславливает невозможность равномерной очистки между отдельными парами электродов и различное по величине приложенное напряжение питания.

Целью изобретения является повышение степени очистки, снижение энергозатрат и расхода электродов.

Указанная цель достигается тем, что в электрокоагуляторе непрерывного действия для очистки загрязненной жидкости, содержащем вертикальный корпус с верхней и нижней крышками, внутри которого вертикально расположены цилиндрические электроды, а также патрубки ввода и вывода заряженной и очищенной жидкостей, при этом катоды установлены в трубках анода и в межтрубном пространстве с зазором 1,5-2,5 мм и изолированы токонепроводящим материалом, навитым по спирали на катоды с шагом не более трех внутренних диаметров трубок анода, создается постоянное межэлектродное расстояние с электродной системой типа стержень-цилиндр, а также в связи с навитым по спирали на катоде токонепроводящего материала с шагом не более 3-х внутренних диаметров трубки анода создается закручивание потока жидкости, что улучшает выделение ионов железа и взаимодействие с загрязненной жидкостью, и способствует эффективному получению осадка в виде гидроокиси, навитый на катод токонепроводящий материал обеспечивает также депассивацию электродов, что в свою очередь позволяет повысить рабочую плотность тока с 5-10 а/м² до 20-30 а/м² и, следовательно, удельную производительность электрокоагулятора.

На фиг. 1 представлен электрокоагулятор, общий вид; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1.

Электрокоагулятор содержит корпус 1, закрывающийся сверху и снизу крышками 2. В нижней и верхней части электрокоагулятора имеются патрубки 3 для ввода и вывода обрабатываемой жидкости. В корпусе 1 располагается трубчатый анод 4, в трубках и межтрубном пространстве которого находятся катоды 5, изолированные от анодов 4 токонепроводящим материалом 6, например леской, навитой по спирали с шагом не более трех внутренних диаметров трубок анода. Корпус 1 и крышка 2 уплотнены кольцом.

Подвод электроэнергии производится непосредственно к аноду 4 и к катодом 5 посредством электродной доски 8.

На фиг. 2 изображены трубки 1 анода и катода 2, расположенные внутри трубок 1 и межтрубном пространстве.

Электрокоагулятор работает следующим образом.

Обрабатываемая жидкость подается в нижнюю полость через патрубок 3. Затем она проходит между поверхностями трубок анода и катодами 5, где под действием тока происходит процесс анодного растворения железа с образованием гидроксидов металлов, которые вместе с пузырьками образующегося на катодах газа подымаются вверх по направлению течения обрабатываемой жидкости и выводятся через патрубок 3 вместе с обрабатываемой жидкостью. При этом изолирующий материал 6, навитый по спирали на катоды 5, обеспечивает принудительную турбулизацию жидкости в процессе обработки.

Таким образом, эффективность работы электрокоагулятора повышается за счет ускорения процесса коагуляции при меньших затратах электроэнергии. Это объясняется тем, что при концентричном расположении цилиндрических электродов градиент напряженности электрического поля grad E grad E имеет отрицательную величину, т.е. в направлении катода напряженность поля увеличивается, что ускоряет положительно заряженные ионы железа (Fe⁺²), образующиеся при его анодном растворении, а это в свою очередь приводит к увеличению общего числа соударений всех ионов, находящихся в обрабатываемой жидкости. Дополнительно этому способствует принудительная турбулизация обрабатываемой жидкости.

Кроме того, турбулизация жидкости способствует перемешиванию обработанной жидкостью с остальной ее частью, повышая плотность тока без дополнительных затрат электроэнергии. Это происходит потому, что поскольку активный процесс обработки идет у поверхностей электродов, то в приэлектродном слое обработанная жидкость имеет большое электрическое сопротивление, что приводит к дополнительным затратам электроэнергии для поддержания или создания определенной плотности тока с целью обработки той части, которая находится внутри обработанных слоев (необработанная жидкость как бы изолирована от электродов нетокопроводящим слоем-изолятором). Турбулизация разрушает изолятор, приводя к снижению общего сопротивления обрабатываемой жидкости, повышая тем самым равномерность обработки или глубину очистки, т.е. эффективность работы электрокоагулятора.

Использование: очистка загрязненной жидкости. Сущность изобретения: электрокоагулятор содержит корпус с крышкой и днищем, аноды, выполнены трубчатыми, катоды, выполненные в виде стержней, установлены внутри анодов и между ними на одинаковом расстоянии, при этом на поверхности катода размещена спираль из диэлектрического материала с шагом не более трех внутренних диаметров трубки анода. Катоды установлены внутри анодов и между ними на расстоянии друг от друга 1,5 - 2,5 мм. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. ЭЛЕКТРОКОАГУЛЯТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ЗАГРЯЗНЕННОЙ ЖИДКОСТИ, содержащий корпус с крышкой и днищем, аноды и катоды, патрубки ввода и вывода жидкости, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки, снижения энергозатрат и расхода электродов, аноды выполнены трубчатыми, а катоды в виде стержней, установленных внутри анодов и между ними на одинаковом расстоянии один от другого, при этом на поверхности катода размещена спираль из диэлектрического материала с шагом не более трех внутренних диаметров трубки анода. 2. Электрокоагулятор по п.1, отличающийся тем, что катоды установлены внутри анодов и между ними на расстоянии один от другого 1,5 2,5 мм.