УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ГРУНТОВ И ДРУГИХ УВЛАЖНЕННЫХ СРЕД Российский патент 1998 года по МПК B01D61/56 C02F1/469 

Изобретение относится к обработке грунтов, илов и др. увлажненных дисперсных сред, с целью очистки от металлов, солевых и др. загрязнений.

Существующие технологические способы, например, переработки канализационных стоков городских водопроводов сопровождаются образованием больших объемов влагонасыщенных осадков (илов), содержащих огромное число загрязнений и плохо отдающих влагу. Соответствующие поля орошения выводятся из хозяйственного оборота и могут загрязнять окружающую среду.

Известен способ электрохимической обработки осадков сточных вод по [1] в котором отделение твердой фазы производят в электрическом поле. Недостатком [1] является малая производительность, сложность и энергоемкость соответствующей технологии, осуществляемой путем обработки среды на вращающемся электроде.

Массовые экологические загрязнения, связанные как с интенсификацией промышленного производства, так и с радиоактивным и бытовым загрязнением объектов жизнепользования, требуют очистки значительных объемов сред на илосборниках, промплощадках и т.п. а также локализации загрязненных территорий. Сюда же относится острая проблема выведения из хозяйственного оборота (опустынивание) значительных территорий как из-за промышленного загрязнения, так и из-за вторичного засоления почвогрунтов. Проблематичность повторного полезного использования канализационных илов и др. материалов из-за их загрязнений, как правило, делает невозможным и использование соответствующих емкостей.

Электрохимическая обработка увлажненных дисперсных сред по [2] принятая за прототип, производится с помощью погружаемых в обрабатываемую среду в шахматном порядке специальных элементов, обеспечивающих электрохимический вынос из среды соответствующих загрязнений (в общем случае, изменяющих состав, прочность, влажность и др. свойства материала).

Недостатки прототипа: необходимость значительного количества дорогих электродов, большая протяженность кабелей при значительном поперечном сечении проводников, трудоемкость установки и эксплуатации устройств, проблематичность их повторного использования, невозможность работы при появлении воды над обрабатываемой средой, например, после выпадения осадков.

С целью устранения недостатков известных устройств предлагается разделить обрабатываемую среду на отсеки экранами из диэлектрического материала, устанавливаемыми на глубину обработки с высотой верхней кромки выше возможного уровня воды в отсеке, по границам отсеков расположить горизонтально обсадные трубы (канавы), в которых установить биполярные электроды (в одной катод, в другой анод), а отсеки разделить экранами из диэлектрического материала на глубину, обеспечивающую расчетный электрохимический перенос примесей под ними; возможно выполнение биполярных электродов в виде вертикально установленных в коротких обсадных трубах в верхней части обрабатываемой среды и соединенных между собой без продольного кабеля; экран может быть выполнен в виде инъецированных в среду завес из воздуха или отверждающейся жидкости.

Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых обрабатываемая среда 1 разделена на отсеки экранами 2 из диэлектрического материала, установленными на глубину обработки среды. При этом возможные зазоры или небольшие отверстия в экране существенной роли не играют. По краям каждого отсека на поверхности обрабатываемой седы выполнены электроды, укладываемые как горизонтально (фиг. 1), так и в коротких вертикальных обсадных трубах (фиг.2). По обе стороны экрана 2 установлены биполярные электроды в канавах 3 (фиг.1) или в вертикальных коротких обсадных трубах (фиг.2), где соответственно находятся анод 4 и катод 5 (монополярные электроды по краям обрабатываемого массива) или соответственно 6 и 8 биполярного электрода 7. Вертикально установленные биполярные электроды соединены только попарно и не имеют продольных связей. Каждый отсек разделен посередине экраном 9 из диэлектрического материала, установленным на глубину, обеспечивающую расчетный электрохимический перенос примесей сырья под ним. Верхние кромки кранов 2 и 9 установлены выше возможного уровня воды в отсеке.

Возможно выполнение экранов путем инъекцирования в обрабатываемую среду завес из воздуха или отверждающейся жидкости (например, неэлектропроводный бетон или полимерный материал).

Работает заявленное изобретение следующим образом. Благодаря электрическому напряжению, подаваемому от источника тока на монополярные электроды 4 и 5, ток идет от катода 5 через среду 1 в обход экрана 9 к аноду 8 биполярного электрода 7. Далее за экраном 2 от следующего катода 6 идет обработка следующего отсека. Пи этом примеси, извлекаемые из обрабатываемой среды в результате соответствующих электрохимических процессов, собираются в поглотителях канав (обсадных труб) 3.

Заявленное предложение обеспечивает посредством дешевых и технологических экранов "охват" всего обрабатываемого материала электрическими токами. Из обрабатываемого сырья удаляются не только примеси в виде ионов, но и жидкости, что ведет к уплотнению материала и удалению из него не только воды, но и жидких загрязнений типа нефтепродуктов и растворенных в воде кислот, солей и др. химических веществ. В свою очередь, очистка воды от перечисленных примесей осуществляется проще, чем очистка от них влажных дисперсных сред. Жидкости (водные и др. растворы) собирают на катоде. Поэтому катодные обсадные трубы (канавы) должны соединяться с приемниками (резервуарами) жидкости.

В качестве электродов для данного изобретения оптимальным образом подходят кабельные системы по заявке на изобретение тех же авторов "Анодный заземлитель", направляемой одновременно с настоящей заявкой. Могут использоваться также электроды по [3] или др.

Одно из главных преимуществ заявленного предложения возможность создания мобильных установок, которые могут переноситься с места на место по мере обработки материала, а также их способность работать в любую погоду (из-за превышения экранов над возможным уровнем воды, слой воды на поверхности среды, например, после дождя, не замкнет электрическую цепь). Это позволяет также производить непосредственную обработку донных илов в естественных водоемах (например, после радиоактивных и др. выбросов).

Таким образом, заявленное предложение позволяет за счет уменьшения длины кабелей (ввиду того, что отпадает необходимость запитывания каждого электрода, которых в прототипе устанавливается на значительную глубину достаточно много (для охвата всего объема среды)) увеличить электрическое напряжение и соответственно снизить силу тока, а значит, уменьшить сечение проводов и сохранить количество дорогостоящих электродов, существенно уменьшить трудоемкость строительных и эксплуатационных работ, а также обеспечить многократное использование оборудования.

Литература
1. Авт.свид. СССР N 648539, кл. C 02 F 1/467, 1977
2. Стендер В.В. Прикладная электрохимия. Изд. Харьковского университета, 1965.

3. Патент США N 4452683, кл. 204 196, 1984.

Изобретение относится к обработке грунтов, илов и др. увлажненных дисперсных сред с целью очистки от металлов, солевых и др. загрязнений. Обрабатываемая среда разделена на отсеки экранами из диэлектрического материала, устанавливаемыми на глубину обработки и поверху - выше возможного уровня воды в отсеке, по границам отсеков расположены горизонтально обсадные трубы, в которых установлены соответственно в одной - катод, в другой - анод биполярных электродов. Отсеки разделены посередине экранами из диэлектрического материала, установленными на глубину, обеспечивающую расчетный электрохимический перенос примесей под ними. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для обработки грунтов и увлажненных сред, включающее нерастворимые электроды, обсадные трубы, кабельную сеть, источник тока и приемник удаляемых примесей, отличающееся тем, что обрабатываемая среда разделена на отсеки экранами из диэлектрического материала, устанавливаемые на глубину обработки, а верхний край экрана установлен выше возможного уровня воды в отсеке, обсадные трубы расположены горизонтально по границам отсеков, электроды выполнены биполярными, причем анодная и катодная части электродов размещены в соседних обсадных трубах, в отсеках установлены экраны из диэлектрического материала, размещенные на глубину, обеспечивающую электрохимический перенос примесей под ними. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диэлектрические экраны выполнены из отверждающейся жидкости.