ЭЛЕКТРОКОАГУЛЯТОР Российский патент 1996 года по МПК C02F1/463 

Электрокоагулятор предназначен для растворения металлической (стальной) стружки в сточных водах, содержащих ионы тяжелых металлов, и последующего осаждения их в виде гидроокисей, поэтому он может быть использован для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, например, в процессе гальванических производств.

Известно устройство для электрокоагуляционной очистки сточных вод, содержащее корпус с электродами, соединенными с источником электрического тока. Наиболее близким к заявленному устройству по совокупности признаков является электрокоагулятор, содержащий корпус с засыпным электродом и токоподводом, подключенным к источнику тока, патрубки подвода и отвода воды.

Известное электрохимическое устройство содержит корпус, выполненный из нержавеющей стали, органических материалов, например полипропилена и др. набор электродов (анодов и катодов), которые соединены с источником постоянного тока.

Токоподвод выполнен в виде штырей или клемм, присоединенных к электродам посредством болтов или в виде захватов с пружиной. Данное обстоятельство приводит к необходимости изготовления вспомогательных элементов (болты, гайки, втулки, захваты) для осуществления электроконтакта.

В процессе электролиза происходит разрушение электродов вследствие коррозии. Резьбовые соединения обладают низкой коррозионной стойкостью.

Вследствие коррозии происходит нарушение контакта источника питания и электродов.

В конструкции электрокоагуляторов, применяемых в настоящее время в производстве, как правило, содержится большое количество электродов, следовательно для рабочих объемов стоков остаются малые объемы, что снижает их производительность.

Таким образом, известные типы электрокоагуляторов сложны по устройству, обладают низкой надежностью и низкой производительностью.

Для этого необходимо индуцировать электрический ток непосредственно в электролите стоков, что в возможно с использованием переменного тока.

Известно, что в процессе электролиза на промышленной частоте 50 Гц в случае анодного растворения металла (железа) наблюдается анодная поляризация, т.е. ионы водорода блокируют анод, покрывая металл тонкой пленкой, этим обстоятельством обуславливается преимущественное применение постоянного тока в электрохимической очистке сточных вод.

Использование трехфазного тока низкой частоты позволяет снизить скорость процесса поляризации.

С целью повышения надежности электроконтакта растворяемого электрода с источником тока и повышения производительности, токоподвод выполнен в виде вторичной обмотки трансформатора, которая представляет собой электроизолирующую трубку, заполненную проводящей сточной водой.

Так как при подключении электрокоагулятора к источнику питания электроконтакт осуществляется через электролит, то это обстоятельство позволяет равномерно распределять электрическое поле и обеспечивать надежный контакт наполнителя с источником питания, т.е. обеспечивать достижение цели изобретения.

На фиг1 представлен общий вид трехфазного электрокоагулятора; на фиг.2 - разрез по вертикальной оси трехфазного электрокоагулятора; на фиг.3 - трехфазный электрокоагулятор, вид сверху; на фиг. 4 общий вид трехфазного трансформатора с вторичной обмоткой из электроизолирующей трубки, заполненной электролитом; на фиг.5 принципиальная электрическая схема подключения электрокоагулятора к трехфазной сети; на фиг.6 катушка вторичной обмотки трансформатора из электроизолирующей трубки, заполненной электролитом, вид с местным вырезом.

Трехфазный электрокоагулятор состоит из корпуса 1, выполненного из нержавеющей стали или полимеров, например полипропилена, поддерживающей решетки 2, установленной на уголки 3. Токоподвод выполнен в виде раструбов 4 на концах электроизолирующей трубки 5, которая образует вторичную обмотку 6 трехфазного трансформатора 7.

Штуцер 8 предусмотрен для отвода очищенной сточной воды. Шлам, оседающий в нижней части электрокоагулятора, отводится через патрубок 9. Электропитание трехфазного трансформатора осуществляется от типового тиристорного преобразователя частот (ТПЧ).

Работа трехфазного электрокоагулятора.

Сверху в корпус 1 электрокоагулятора засыпается стальной металлический лом (стружка), содержащий преимущественно железо, заливается очищаемая сточная вода, которая проникает в трубку 5, заполняет катушки 6 вторичной обмотки трансформатора 7.

Трехфазный электрокоагулятор может применяться для очистки хромсодержащих сточных вод.

При включении напряжения электропитания на первичную обмотку трехфазного трансформатора 7, во вторичной обмотке наводится ЭДС индукции, которая образует переменный электрический ток в электролите, заполняющем трубку 5 и обмотку 6. Вторичный ток в электролите трубки 5 и обмотки 5 замыкается через электролит сточной воды в корпусе 1 с помощью раструбов 4. Благодаря описанному процессу, в электролите сточных вод в корпусе 1 непрерывно протекает переменный ток, обеспечивая электрохимические реакции коагуляции.

При подключении электрокоагулятора к источнику питания происходит растворение железа, в сточной воде ионы железа Fe⁺², взаимодействуя с ионами Cr⁺⁶, восстанавливают Cr⁺⁶ до Cr⁺³ и способствуют выпадению их в виде гидроокисей Cr(OH)₃. Под действием силы тяжести Cr(OH)₃ в виде взвесей оседает в нижней части электрокоагулятора и отводится через патрубок 9. Операции по описанному повторяют заданное число раз. Трехфазный электрокоагулятор может работать в непрерывном режиме по мере растворения железа, его расход компенсируется новой дозой стружки или стальных отходов через верх корпуса 1. Очищенная сточная вода отводится через штуцер 8, заполнение электрокоагулятора сточной водой осуществляется также через верх корпуса по мере ее расхода.

Так как применение токоподвода через электролит исключает контакт металлов, то данное обстоятельство обеспечивает равномерное распределение электрического поля и надежный контакт наполнителя с источником питания в сточной воде. Вышеперечисленные обстоятельства снижают металлоемкость конструкции и повышают надежность контакта растворяемого металла с источником питания.

Питание переменным электрическим током происходит при помощи ТПЧ (тиристорного преобразователя частоты), который является типовым и применяется по своему назначению.

Эффективность предлагаемого изобретения определяется масштабом его применения, т.е. размерами электрокоагулятора, расходом сточных вод, качественным их составом. Так, например, очистка хромсодержащих сточных вод по предлагаемому способу в электрокоагуляторе позволяет проводить процесс очистки непрерывно и снизить расход металла в 2 раза, что невозможно при применении известных способов электрохимической очистки воды. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4

Использование: электрокоагулятор относится к очистной технике. Сущность изобретения: электрокоагулятор состоит из корпуса, поддерживающей решетки, установленной на уголки, раструбов на концах электроизолирующей трубки, образующей вторичную обмотку трехфазного трансформатора. Штуцер предусмотрен для отвода очищенной сточной воды, патрубок служит для отвода из электрокоагулятора шлама. Сверху в корпус электрокоагулятора засыпают стальной металлический лом (стружку), содержащий преимущественно железо, заливают очищаемую сточную веду, которая проникает в трубку, заполняет катушки вторичной обмотки трансформатора. При подключении электрокоагулятора к источнику питания происходит растворение железа, в сточной воде ионы железа Fe⁺² взаимодействуют с ионами хрома Cr⁺⁶, восстанавливая Cr⁺⁶ до Cr⁺³, и способcтвуют выпадению их в виде гидроокисей Cr(OH)₃. Под действием силы тяжести Cr(OH)₃ в виде взвесей оседает в нижней части электрокоагулятора и отводится через патрубок. 6 ил.

Электрокоагулятор, содержащий корпус с размещенным в нем засыпным электродом, токоподводами, соединенными с источником тока, патрубки подвода и отвода воды, отличающийся тем, что корпус снабжен решеткой, размещенной в его нижней части, и отверстиями для токоподводов, токоподводы выполнены в виде раструбов и соединены с источником переменного тока через трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого соединена с источником тока, а вторичная обмотка, выполненная в виде трубы из диэлектрика и размещенная на сердечнике в виде катушки, соединена с раструбами.