УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАЛЬВАНОКОАГУЛЯЦИИ Российский патент 1997 года по МПК C02F1/463 

Изобретение относится к технике очистки промышленных сточных вод и может применяться для обезвреживания (очистки от катионов, анионов и взвесей) стоков гальванических производств, металлургической, химической и других отраслей промышленности.

Известно устройство для проведения массообменных процессов в гетерофазных системах, содержащее корпус, оснащенный патрубками ввода и вывода воды, между которыми располагается слой насадки из дисперсного материала.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в известном устройстве возможно каналообразование в насадке (что приводит к "проскоку" ее обрабатываемой средой) и значительное диффузионное сопротивление в пограничном слое, снижающее эффективность массообменных процессов.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому объекту по совокупности признаков является устройство для гальванокоагуляционной очистки сточных вод, содержащее корпус, оснащенный патрубками ввода и вывода обрабатываемой воды, внутри которого располагается слой насадки из дисперсного материала, а сам корпус установлен с возможностью вращения относительно горизонтальной оси, которое и принято за прототип.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном устройстве существенно возрастают эксплуатационные энергозатраты, снижается доля рабочего пространства в общем объеме аппарата, возникают вибрации и шум, а также могут наблюдаться агломерационные эффекты за счет окатывания дисперсной насадки, что приводит к снижению эффективности массообменных процессов при гальвонокоагуляции.

Сущность изобретения заключается в следующем. Эффективное проведение процессов массообмена между дисперсной насадкой и обрабатываемой жидкофазной средой возможно в случае обеспечения, во-вторых, максимальной поверхности межфазного контакта и, во-вторых, при минимальном значении диффузионного сопротивления в пограничном слое, в-третьих, для реализации механизма гальванокоагуляционной очистки необходимо присутствие кислорода воздуха.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в устройстве для гальванокоагуляционной очистки сточной воды, содержащем корпус, заполненный слоем насадки из дисперсного материала, образующего гальванопару и оснащенный патрубками ввода и вывода воды, установлена пульсационная камера, выполненная в виде трубы, нижний конец которой размещен ниже слоя насадки, и две решетки, между которыми расположен слой насадки, при этом в слое насадки параллельно оси корпуса размещены вставки в виде гофр, объем пульсационной камер составляет 0,1 0,4 от объема корпуса, в нижней части корпуса установлено газораспределительное устройство, которое выполнено в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием вверх, а на боковой поверхности конуса выполнены отверстия, диаметр которых монотонно убывает в направлении от меньшему отверстию к большему, диаметр меньшего основания конуса газораспределительного устройства выполнен равным диаметру пульсационной камеры.

Благодаря наличию пульсационной камеры, индуцирующей пульсации обрабатываемой среды, происходит непрерывное обновление диффузионного пограничного слоя на поверхности частиц насадки, чему способствует также их взаимодействие со вставками в виде гофрированных полос. В связи с тем что объем дисперсной насадки составляет примерно 0,6 0,9 от общего объема устройства, коэффициент использования объема аппарата для заявляемого устройства оказывается значительно более высоким, чем у прототипа (большим не менее чем в два раза). Кроме того, ввиду отсутствия подвижных механических элементов в заявляемом устройстве энергозатраты при его эксплуатации оказываются минимальными. Варьирование объема пульсационной камеры в пределах 0,1 0,4 от общего объема устройства обеспечивает возможность воспроизведения оптимального гидродинамического режима работы заявляемого устройства в зависимости от параметров дисперсного состава компонентов насадки. Выполнение шага гофр, не превышающего значения величины амплитуды пульсации, приводит к неизбежности столкновения частиц насадки со вставками в виде гофрированных полос. Использование газораспределительного устройства позволяет резко повысить эффективность процесса очистки, т. к. обеспечивает возможность проведения массообменных процессов гальванокоагуляционной очистки в присутствии кислорода воздуха. Благодаря предложенной конструкции газораспределительного устройства осуществляется равномерное распределение потока барботируемого воздуха по сечению устройства для гальванокоагуляции.

Устройство (см. чертеж) для гальванокоагуляционной очистки сточной воды состоит из корпуса 1, оснащенного патрубками ввода 2 и вывода 3 обрабатываемой среды, пульсационной камерой 4, устройством для подачи и распределения воздуха 5, насадкой из дисперсного материала 6, размещенной между нижней 7 и верхней 8 ограничительными решетками, и вертикальными вставками в виде гофрированных полос 9, патрубком для подачи сжатого воздуха в пульсационную камеру 10.

Устройство работает следующим образом: обрабатываемая среда (раствор очищаемой жидкости) поступает в корпус 1 через патрубок 2, заполняя внутренний объем устройства для гальванокоагуляции (гальванокоагулятора) и взаимодействуя с насадкой 6. При этом через газораспределительное устройство 5 в корпус 1 под избыточным давлением подают воздух, благодаря чему усиливается эффект гальвонокоагуляционной очистки раствора от содержащихся в нем примесей (различных катионов и анионов, взвесей, нефте-маслопродуктов и т.п.); кроме того, в пульсационной камере периодически (с определенной частотой) создают избыточное давление, подавая воздух через патрубок 10, под действием которого (давления) часть жидкости вытесняется из пульсационной камеры 4 и, распределяясь в кольцевом пространстве между пульсационной камерой 4 и обечайкой корпуса 1, взрыхляет насадку 6, перемещая ее от нижней ограничительной решетки 7 к верхней ограничительной решетке 8. Перемещаясь, частицы насадки 6 сталкиваются с гофрированными участками вставок 9, что вызывает разрушение агломератов частиц насадки. При снятии избыточного давления в камере 4 поток жидкости устремляется из кольцевого пространства внутри корпуса 1 в камеру 4, увлекая частицы насадки 6 в обратном направлении, т. е. от решетки 8 к решетке 7. В результате таких колебаний и столкновений частиц насадки 6 с гофрированными вставками 9 происходит непрерывное обновление диффузионного пограничного слоя на поверхности частиц насадки, благодаря чему увеличивается эффективность массообменных процессов между твердой и жидкой фазами, а, следовательно, возрастает эффективность очистки; очищенная вода выводится из устройства для гальванокоагуляции через патрубок 3.

Ввиду того что в заявленном устройстве отсутствуют подвижные механические элементы, энергозатраты при его эксплуатации минимальны. Кроме того, коэффициент использования объема аппарата оказывается в заявляемом устройстве равным 0,6 0,9, т.к. насадка из дисперсного материала заполняет практически все кольцевое пространство между обечайкой корпуса и пульсационной камерой, объем которой составляет 0,1 0,4 объема аппарата.

Таким образом, использование заявляемого устройства позволяет снизить эксплуатационные энергозатраты, повысить эффективность процессов очистки и производительность, устранить шум и вибрации.

Использование: устройство для гальванокоагуляционной очистки промышленных сточных вод может применяться для обезвреживания стоков гальванических производств, стоков в металлургической, химической и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: устройство содержит корпус оснащенный патрубками ввода и вывода обрабатываемой среды, внутри которого располагается слой насадки из дисперсного материала, образующего гальвонопару, в центральной части устройства установлена пульсационная камера в виде трубы, нижний конец которой размещен ниже слоя насадки, в которой размещены параллельно оси корпуса вставки в виде гофрированных полос. Объем пульсационной камеры составляет от 0,1 до 0,4 от общего объема устройства. В нижней части корпуса установлено газораспределительное устройство. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для гальванокоагуляционной очистки сточной воды, содержащее корпус, заполненный слоем насадки из дисперсного материала, образующего гальванопару, и снабженный патрубками ввода и вывода воды, отличающееся тем, что оно содержит пульсационную камеру, расположенную в центральной части корпуса и выполненную в виде трубы с патрубком в верхней части, нижний конец которой размещен ниже слоя насадки, и две решетки, между которыми расположен слой насадки, при этом в слое насадки параллельно оси корпуса размещены полосы в виде гофр. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что объем пульсационной камеры составляет 0,1 0,4 от объема корпуса. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нижней части корпуса установлено газораспределительное устройство. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что газораспределительное устройство выполнено в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием вверх, а на боковой поверхности конуса выполнены отверстия, диаметр которых монотонно убывает в направлении от меньшего основания к большему. 5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что диаметр меньшего основания конуса газораспределительного устройства выполнен равным диаметру пульсационной камеры.