УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2002 года по МПК C02F1/463 C02F1/463 C02F101/20 C02F101/30 

Изобретение относится к электрохимической очистке сточных вод от различных загрязнений, в частности взвешенных веществ, нефтепродуктов, тяжелых металлов, органических соединений, и может быть использовано для очистки сточных вод предприятий промышленности, транспорта и сферы услуг.

Одним из неприятных явлений, возникающих в процессе эксплуатации устройств для электрохимической очистки воды, является снижение эффективности очистки из-за отложения на электродах осадка из с коагулированных загрязнений и продуктов растворения анодов. Кроме того, при низкой плотности тока возникает пассивация электродов.

Попытки решить указанные проблемы встречаются в ряде публикаций.

Известна установка [1] для очистки сточных вод от тяжелых металлов, содержащая последовательно соединенные фильтр и диафрагменный электролизер, катодная и анодная камеры которого соединены с фильтром автономными трубопроводами. Установка содержит также соединенные последовательно электрокоагулятор и флотатор, установленные перед фильтром, причем катодная камера диафрагменного электролизера соединена с флотатором. Недостатком известного устройства [1] является загрязнение очищаемой воды продуктами разрушения материала анода и пассивация электродов электрокоагулятора при высоких рН сточной воды, то есть недостаточная эффективность обработки.

Известно устройство [2] для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, содержащее последовательно установленные источник сточных вод, насос, электрокоагулятор, флотатор, фильтр, электролизер с катодной и анодной камерами, причем катодная камера соединена с флотатором, а анодная - с отводом на сброс в отстойник. Между фильтром и электролизером установлен насос-дозатор с водомерным устройством. Фильтр соединен с источником сточных вод трубопроводом, в котором установлен узел газонасыщения. Несмотря на некоторое повышение эффективности очистки, к недостаткам известного устройства [2] следует отнести большой расход электроэнергии на процесс очистки, обусловленный необходимостью поддерживать на электродах плотность тока не менее 50 А/м², при которой происходит интенсивное газовыделение на катодах и флотация скоагулированных загрязнений во флотаторе.

Известно также устройство [3] для очистки сточных вод, которое содержит камеру со входом для подачи стоков и выходом для отвода стоков. Между входом и выходом стоков располагаются электроды, а между входом и электродами находится марганцевая руда (МnО₂). Устройство содержит также насос для подачи стоков, источник питания для подачи на электроды напряжения предпочтительно 24 В при токе 20-60 А, а также приспособление для подачи кислородсодержащего газа между электродами. Проходя между электродами, сточные воды очищаются, а осаждающиеся в результате электрохимического воздействия загрязнения отделяются в бассейне-осветлителе. Недостатком известного устройства [3] является низкая степень очистки сточных вод, что обусловлено отсутствием в системе очистки такого важного элемента, как фильтр.

Известны также применяемые в системах водного хозяйства гальванических цехов и других аналогичных производств установка [4] вертикального типа и установка [5] горизонтального типа. Принцип работы горизонтальной и вертикальной установок аналогичен, а их конструкции различны, при этом наиболее близкой к предлагаемому изобретению по своей конструкции является установка [5] горизонтального типа, выбранная в качестве прототипа. Известная установка [5] содержит злектрокоагулятор, флоторазделитель, осветлитель со взвешенным осадком, фильтр с плавающей загрузкой и электрокорректор рН. Недостатком известною устройства [5] является уменьшение эффективности работы устройства с течением времени из-за постепенного отложения на электродах осадка из скоагулированных загрязнений и продуктов растворения анодов, а также из-за пассивации электродов при низкой плотности тока. Отложение на электродах осадка (инкрустация электродов) и зашламление межэлектродного пространства происходит в связи с отсутствием перемешивания сточной воды между электродами электролизными газами, которые при низкой плотности тока выделяются с малой интенсивностью, а также в связи с образованием между электродами застойных зон при неравномерном распределении сточной воды в электрокоагуляторе. Отложение на электродах осадка и пассивация электродов приводят к снижению выхода по току продуктов электрохимических реакций и, следовательно, к уменьшению эффективности работы установки.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы устройства за счет устранения процесса отложения осадка на электродах и обеспечения возможности депассивации электродов.

Для достижения этого технического результата предлагается устройство для очистки сточных вод, которое, как и наиболее близкое к нему, выбранное в качестве прототипа, содержит электрокоагулятор с электродной системой, осветлитель, соединенный с фильтром, трубопровод подачи сточных вод в электрокоагулятор и трубопровод отвода чистой воды из фильтра. Особенностью предлагаемого устройства является то, что оно снабжено распределительно-турбулизирующей насадкой, нижняя часть которой размещена под уровнем воды в электрокоагуляторе над электродной системой, а верхняя часть насадки соединена с трубопроводом подачи сточных вод в электрокоагулятор, имеющий под электродной системой выход обрабатываемой воды в осветлитель. Распределительно-турбулизирующая насадка может быть выполнена в виде сосуда, на дне которого имеется выход в электрокоагулятор, а в верхней части установлен Т-образный патрубок, концы которого имеют направленные в противоположные стороны, отогнутые части, расположенные в горизонтальной плоскости. Устройство может быть дополнительно снабжено двумя бачками, один из которых соединен с электрокоагулятором под электродной системой, а второй соединен с электрокоагулятором над электродной системой и оснащен дренажным трубопроводом.

Технический результат, достигнутый в предлагаемом изобретении, получен за счет снабжения известного устройства распределительно-турбулизирующей насадкой, нижняя часть которой размещена под уровнем воды в электрокоагуляторе над электродной системой, а верхняя часть соединена с трубопроводом подачи сточных вод в электрокоагулятор, имеющий под электродной системой выход обрабатываемой воды в осветлитель. Это позволяет одновременно осуществлять турбулизацию воды в электрокоагуляторе и равномерно распределять потоки между электродами. Кроме того, благодаря турбулентному потоку воды, поступающему из насадки в электрокоагулятор, между электродами происходит интенсивное перемешивание сточных вод, препятствующее образованию застойных зон и отложению осадка на электродах, имевшим место в принятом за прототип устройстве. Выход обрабатываемой воды в осветлитель из электрореактора под электродной системой обеспечивает свободный вынос осадка в осветлитель и препятствует зашламлению междуэлектродного пространства. Снабжение установки двумя бачками, один из которых сообщен с электрокоагулятором под электродной системой, а второй сообщен с электрокоагулятором над электродной системой и оснащен дренажным трубопроводом, позволяет производить депассивацию электродной системы депассивирующими растворами. При этом депассивирующий раствор поступает в электрокоагулятор из первого бачка под электродную систему, а отводится из электрокоагулятора над электродной системой во второй бачок, из которого раствор сливается по дренажному трубопроводу. Это препятствует поступлению депассивирующего раствора в осветлитель.

Таким образом, совокупность указанных выше признаков позволяет решить поставленные задачи.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображены:
на фиг.1 - схема предлагаемого устройства для очистки сточных вод (в соответствии с п.1 формулы изобретения),
на фиг. 2 - один из конкретных примеров выполнения распределительно-турбулизирующей насадки (вид спереди, в разрезе) в соответствии с п.2 формулы,
на фиг.3 - вид сверху фиг.2,
на фиг. 4 - схема предлагаемого устройства для очистки сточных вод (в соответствии с п.3 формулы изобретения).

Устройство для очистки сточных вод состоит из электрокоагулятора 1 с электродной системой 2, распределительно-турбулизирующей насадки 3, осветлителя 4 и фильтра 5. Осветлитель 4 и фильтр 5 соединены трубопроводом 6. Устройство снабжено трубопроводом 7 для подачи сточных вод в электрокоагулятор 1, а также трубопроводом 8, предназначенным для отвода чистой воды из фильтра 5. Нижняя часть распределительно-турбулизирующей насадки 3 размещена ниже уровня воды в электрокоагуляторе 1 над электродной системой 2, а верхняя часть насадки 3 сообщена с трубопроводом 7 подачи сточных вод в электрокоагулятор 1. Под электродной системой 2 электрокоагулятор 1 имеет отверстие 9, предназначенное для выхода обрабатываемой воды в осветлитель 4, на дне которого в процессе работы устройства собирается осадок 10. Распределительно-турбулизирующая насадка 3, один из конкретных примеров выполнения которой изображен на фиг.2 и 3, представляет собой небольшой сосуд 11, на дне которого имеется отверстие 12 для выхода обрабатываемой воды в электрокоагулятор 1. В верхней части распределительно-турбулизирующей насадки 3 установлен Т-образный патрубок 13, концы которого 14 и 15 отогнуты в противоположные стороны и расположены в горизонтальной плоскости. В варианте выполнения устройства для очистки воды в соответствии с п.3 формулы (см. фиг.4) оно дополнительно снабжено двумя бачками 16 и 17. Бачок 16 трубопроводом 18 соединен с электрокоагулятором 1 под электродной системой. Бачок 17 соединен с электрокоагулятором 1 при помощи трубопровода 19 над электродной системой 2 и оснащен дренажным трубопроводом 20.

Устройство работает следующим образом.

Сточные воды, например, после мойки автотранспорта по трубопроводу 7 через распределительно-турбулизирующую насадку 3 подаются в электрокоагулятор 1 с электродной системой 2. Под воздействием постоянного электрического тока при малой плотности тока (до 25 А/м²) происходит растворение анодов и коагуляция загрязнений сточных вод. Распределительно-турбулизирующая насадка 3 при помощи Т-образного патрубка 13 с отогнутыми концами 14 и 15, направленными в противоположные стороны, формирует турбулентный поток обрабатываемой воды, обеспечивая одновременное интенсивное перемешивание сточных вод между электродами и равномерное их распределение в электрокоагуляторе 1. Из электрокоагулятора 1 через выход 9, находящийся под электродной системой 2, сточные воды поступают в осветлитель 4, в котором скоагулированные загрязнения выпадают в осадок 10, а осветленная вода по трубопроводу 6 перетекает в фильтр 5. Чистая вода из фильтра 5 отводится по трубопроводу 8. При пассивации электродной системы 2, что происходит при высоких концентрациях в сточных водах нитратов, фосфатов, карбонатов и других пассивирующих анионов, предлагаемое устройство позволяет производить депассивацию электродов. Для этого прекращается подача сточных вод в электрокоагулятор 1 и по трубопроводу 18 под электродную систему 2 производится подача депассивирующего раствора из бачка 16. Депассивация производится при подаче на электродную систему 2 постоянного электрического тока. Отвод депассивирующего раствора из электрокоагулятора 1 в бачок 17 производится по трубопроводу 19, соединенному с электрокоагулятором 1 над электродной системой 2. Из бачка 17 депассивирующий раствор непрерывно сливается по дренажному трубопроводу 20. Депассивирующий раствор после отстаивания может многократно использоваться для депассивации электродной системы.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом существенно повышает эффективность очистки сточных вод за счет устранения отложения осадка на электродах и обеспечения возможности их депассивации.

Источники информации
1. Авт.свид. 808376, кл. С 02 F 1/46, опубл. 28.02.81.

2. Авт.свид. 1740325, кл. С 02 F 1/46, опубл. 15.06.92.

3. Патент РСТ 92/22503, кл. С 02 F 1/46, опубл. 23.12.92.

4. Гибкие автоматизированные гальванические линии. Справочник. Под общей редакцией В.Л. Зубченко. Москва, "Машиностроение", 1989, с. 456-457, рис. 24 б.

5. Гибкие автоматизированные гальванические линии. Справочник. Под общей редакцией В.Л. Зубченко. Москва, "Машиностроение", 1989, с. 456-457, рис. 24 а - прототип.

Изобретение относится к электрохимической очистке сточных вод от различных загрязнений, в частности взвешенных веществ, нефтепродуктов, тяжелых металлов, органических соединений, и может быть использовано для очистки сточных вод предприятий промышленности, транспорта и сферы услуг. Устройство содержит электрокоагулятор с электродной системой, осветлитель, соединенный с фильтром, трубопровод подачи сточных вод в электрокоагулятор и трубопровод отвода чистой воды из фильтра. Устройство также снабжено распределительно-турбулизирующей насадкой, нижняя часть которой размещена под уровнем воды в электрокоагуляторе над электродной системой, а верхняя часть насадки соединена с трубопроводом подачи сточных вод в электрокоагулятор. Электрокоагулятор имеет под электродной системой выход обрабатываемой воды в осветлитель. Распределительно-турбулизирующая насадка может быть выполнена в виде сосуда, на дне которого имеется выход в электрокоагулятор, а в верхней части установлен Т-образный патрубок, концы которого имеют направленные в противоположные стороны отогнутые части, расположенные в горизонтальной плоскости. Устройство может быть дополнительно снабжено двумя бачками, один из которых соединен с электрокоагулятором под электродной системой, а второй соединен с электрокоагулятором над электродной системой и оснащен дренажным трубопроводом. Технический эффект - повышение эффективности работы устройства за счет устранения процесса отложения осадка на электродах и обеспечения возможности депассивации электродов. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для очистки сточных вод, содержащее электрокоагулятор с электродной системой, осветлитель, соединенный с фильтром, трубопровод подачи сточных вод в электрокоагулятор и трубопровод отвода чистой воды из фильтра, отличающееся тем, что оно снабжено распределительно-турбулизирующей насадкой, нижняя часть которой размещена под уровнем воды в электрокоагуляторе над электродной системой, а верхняя часть насадки соединена с трубопроводом подачи сточных вод в электрокоагулятор, имеющий под электродной системой выход обрабатываемой воды в осветлитель. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что распределительно-турбулизирующая насадка выполнена в виде сосуда, на дне которого имеется выход в электрокоагулятор, а в верхней части установлен Т-образный патрубок, концы которого имеют направленные в противоположные стороны отогнутые части, расположенные в горизонтальной плоскости. 3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено двумя бачками, один из которых соединен с электрокоагулятором под электродной системой, а второй соединен с электрокоагулятором над электродной системой и оснащен дренажным трубопроводом.