УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАЛЬВАНОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2003 года по МПК C02F1/463 

Изобретение относится к устройствам для обработки промышленных сточных вод и может быть использовано для обезвреживания стоков гальванических, металлургических, химических и других производств от различных загрязнений, например примесей цветных и тяжелых металлов, галогенидов, цианидов, а также масляных и нефтяных примесей.

Известно устройство в виде вертикальной цилиндрической колонны с наполнителем, патрубками ввода и вывода стоков, воздуха. Корпус колонны жестко закреплен на платформе, установленной на опорах с возможностью совершения колебательных движений, платформа снабжена электродвигателем, на валу электродвигателя перпендикулярно его оси жестко закреплена штанга с размещенным на ней грузом [1].

Наиболее близким к изобретению является устройство для гальванохимической очистки промышленных сточных вод от вышеуказанных примесей (коагулятор), который содержит вращающийся корпус под углом, одна из стенок коагулятора выполнена съемной и перфорированной, загрузку в виде гальванического элемента, загрузочное устройство в виде распределительной трубы, нижняя часть которой установлена на расстоянии от стенки, противоположной съемной стенке, и снабжена ребрами, а верхняя часть закреплена на съемной стенке, разгрузочное устройство, привод, опоры, основание [2].

Недостатками известного устройства являются:
1. Большая энергоемкость на вращение корпуса с гальванопарой, сложность привода для вращения корпуса под углом к горизонтальной плоскости, высокая трудоемкость при эксплуатации аппарата. В процессе работы этого устройства возникает нежелательная вибрация составных частей (редуктора), а также сильный шум, что осложняет процесс работы на устройстве.

2. Установка имеет малую долю рабочего пространства в общем объеме аппарата, что снижает удельную производительность аппарата. Устройство сконструировано таким образом, что становится возможным агломерация гальванической пары и проскок очищаемой жидкости без контакта с дисперсионной насадкой, что существенно снижает эффективность массообменных и электрохимических процессов, протекаемых в устройстве. При максимальном заполнении наклонного барабана загрузкой дисперсионной насадки снижается трение, контакт, так как отсутствуют условия для обрушения массы. Возможно заклинивание движения гальванопары и вообще прекращение процесса за счет гидравлического сопротивления.

3. Недостаточная эффективность очистки вследствие постепенной пассивации поверхности частиц наполнителя между моментами вращения последнего и образования отдельных струй потока очищаемых сточных вод в слое наполнителя за счет создания избыточного давления потока в распределительной трубе и разрыхления наполнителя.

Необходимым условием для эффективного проведения процесса очистки сточных вод при использовании метода гальванохимической обработки является фактор перемешивания элементов гальванопары. В процессе перемешивания компонентов гальванопары, различающихся по своим физико-механическим параметрам, будет происходить расслоение компонентов гальванопары, что приведет к снижению степени очистки, т.к. эффект короткозамкнутой гальванопары наблюдается только в условиях непосредственного контакта элементов между собой. Этим обусловлено стремление не допустить расслоения компонентов наполнителя.

Для оптимизации условий аэрации обрабатываемого стока необходимо стремиться к снижению диаметра пузырьков воздуха.

Процесс очистки сточных вод методом гальванохимической обработки является массообменным, к существенным факторам, влияющим на его интенсивность(эффективность), относится характер гидродинамической обстановки на границе раздела фаз: гальванопары (твердая фаза) -обрабатываемого раствора (жидкая фаза).

Одним из наиболее радикальных методов, позволяющих преодолевать лимитирующее воздействие диффузионного барьера, является создание нестационарной гидродинамической обстановки на границе раздела фаз, например, при помощи перемешивания, вращения гальванопары.

Целью изобретения является снижение затрат и повышение эффективности гальванохимической очистки сточных вод от катионов и анионов тяжелых металлов, органических веществ.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для гальванохимической очистки сточных вод, включающем корпус, заполненный гальванопарой, с патрубками подвода сточной воды и отвода очищенной воды, загрузочный люк для подачи гальванопары, патрубок для удаления шлама и основание, корпус устройства выполнен в виде цилиндрической емкости с ограничительными решетками, размещенными внутри цилиндра параллельно его торцам, и с боковыми патрубками подвода и отвода воды, при этом устройство снабжено механизмом для придания емкости перемещения в трех плоскостях, выполненным в виде качающихся пустотелых прямоугольных рычагов, имеющих оси и вилки с возможностью их вращения на приводном и ведомом валах, причем отношение длин рычагов равно а:б:с:е=1:1:1:1,7, где
а - радиус качания рычага приводного вала;
б - расстояние между плоскостями размещения осей пустотелых патрубков для подвода и отвода воды;
с - радиус качания рычага ведомого вала;
е - расстояние между параллельными осями приводного и ведомого валов.

В устройстве наклон его основания регулируется вращением винта.

В устройстве приводной и ведомый вал изготовлены пустотелыми.

Непрерывное движение сточных вод осуществлено от приводного вала через рычаги, патрубок для подвода сточной воды, емкость, патрубок отвода очищенной воды к ведомому валу и выводу из устройства.

Данная конструкция обеспечивает взаимодействие сточных вод с компонентами гальванопары при вертикальных и колебательных движениях.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где показан на фиг.1 общий вид устройства, а на фиг. 2 показана развертка А, В, С, Е.

Устройство для гальванохимической очистки сточной воды содержит корпус, выполненный в виде цилиндрической емкости 1, наполненной дисперсными частицами гальванопары 2, размещенными между ограничительными решетками 3, люк для загрузки гальванопары 4, два пустотелых боковых патрубка для подвода очищаемой воды 5, два пустотелых боковых патрубка для отвода очищенной воды 6, рычаг с вилкой 7, опирающийся на ось 8 и качающийся относительно приводного вала, прямоугольный пустотелый рычаг с вилкой 9, опирающийся на ось 10 и качающийся относительно приводного вала, прямоугольный пустотелый рычаг с вилкой 11, опирающийся на ось 12 и качающийся относительно ведомого вала, прямоугольный пустотелый рычаг с вилкой 13, опирающийся на ось 14 и качающийся относительно ведомого вала, приводной вал 15, ведомый вала 16, патрубок для подачи воздуха 17, механизм для поворота устройства на 90^o 18, опорные пpvжины 19, зубчатое колесо 20, шестерня 21, редуктор 22, мотор 23. Емкость осуществляет движение между двумя параллельными вертикально расположенными осями приводного и ведомого валов. Расстояние между осями 5 и 8 является определяющим для создания устройства и определения его габаритов (фиг.1), где
(а) - радиус качания рычага приводного (ведущего) вала;
(б) - расстояние между плоскостями размещения осей пустотелых патрубков для подвода и отвода воды;
(с) - радиус качания рычага, закрепленного на ведомом валу;
(е) - расстояние между параллельными, вертикальными осями приводного (ведущего) и ведомого валов.

Эффективность устройства определяется использованием вращения емкости, перемещения ее в трех плоскостях, перевертывания в соответствии с геометрической теорией Шаца. Емкость перемещается в трех направлениях, что способствует ритмичному движению гальванопары.

Устройство работает следующим образом.

В цилиндрическую емкость 1, наполненную дисперсными частицами гальванопары 2, размещенными между ограничительными решетками 3 и имеющую люк 4 для загрузки (выгрузки) гальванопары, через систему пустотелых боковых каналов патрубков 5 и шланги (показано пунктиром) поступают сточные (очищаемые) воды. Через пустотелые боковые патрубки 6 и шланги (на фиг.2 показаны пунктиром) очищенная вода выводится из устройства. Прямоугольный рычаг 7 с вилкой и осью 8 служит опорой для прямоугольного пустотелого рычага с вилкой 9, опирающегося на ось 10 и качающегося относительно приводного вала, через которые проходят очищаемые воды. Очищенные воды выводятся через прямоугольный пустотелый рычаг с вилкой 11, опирающийся на ось 12 и качающийся относительно ведомого вала, прямоугольный пустотелый рычаг с вилкой 13, опирающийся на ось 14 и вращающийся с ведомым валом 16. Сточные воды через неподвижные штуцера трубопровода при прохождении каналов приводного вала 15 насыщаются воздухом через патрубки 17 с перфорированной сеткой. По приводному валу можно подавать необходимые реагенты в цилиндрическую емкость. Для изменения угла наклона основания устройства используется механизм 18. Для гашения возможных колебаний устройства используются опорные пружины 19. С помощью зубчатого колеса 20 и шестерни 21 редуктора 22 и при включении мотора 23 емкости придаются вращательное и перемещающееся движения в трех плоскостях, при этом вращаются компоненты гальванопар и осуществляется их контакт друг с другом. Изменение угла наклона емкости осуществляется поворотом основания устройства 18 с помощью винта. В результате работы гальванопары железо - кокс железо анодно поляризуется и переходит в раствор в виде гидроксида железа в присутствии кислорода. После необходимого времени контакта раствора с гальванопарой очищенные сточные воды непрерывно выводятся из устройства через боковые патрубки 6 и шланги (на фиг.2 показаны пунктиром) и внутренние каналы ведомого вала 16.

Таким образом, заявляемое устройство позволяет надежно и эффективно очищать сточные воды.

Источники информации
1. RU 2130433 С1, М.кл. С 02 F 1/463, 20.05.1999.

2. RU 2074124, М.кл. С 02 F 1/463, 27.02.1997.

Изобретение может быть использовано для обезвреживания стоков различных химических производств от примесей тяжелых металлов, цианидов, масляных, нефтяных и других примесей. Корпус устройства выполнен в виде цилиндрической емкости с ограничительными решетками, размещенными внутри цилиндра параллельно его торцам, и с боковыми патрубками подвода и отвода воды. Устройство снабжено механизмом для придания емкости перемещения в трех плоскостях, выполненным в виде качающихся пустотелых прямоугольных рычагов, имеющих оси и вилки, с возможностью их вращения на приводном и ведомых валах, причем отношение длин рычагов равно а:б:с:е=1:1:1:1,7, где а - радиус качания рычагов приводного вала; б - расстояние между плоскостями размещения осей пустотелого патрубков для подвода и отвода воды; с - радиус качания рычага ведомого вала; е - расстояние между параллельными осями приводного (ведущего) и ведомого валов. Наклон основания устройства регулируется вращением винта. Приводной и ведомый валы изготовлены пустотелыми. Изобретение позволяет снизить затраты и повысить эффективность очистки от различных примесей. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для гальванохимической очистки сточных вод, включающее корпус, заполненный гальванопарой, с патрубками подвода сточной воды и отвода очищенной воды, загрузочный люк для подачи гальванопары, патрубок для удаления шлама и основание, отличающееся тем, что корпус устройства выполнен в виде цилиндрической емкости с ограничительными решетками, размещенными внутри цилиндра, параллельно его торцам, и с боковыми патрубками подвода и отвода воды, при этом устройство снабжено механизмом для придания емкости перемещения в трех плоскостях, выполненным в виде качающихся пустотелых прямоугольных рычагов, имеющих оси и вилки с возможностью их вращения на приводном и ведомом валах, причем отношение длин рычагов равно а:б:с:е=1:1:1: 1,7, где а - радиус качания рычага приводного вала; б - расстояние между плоскостями размещения осей пустотелых патрубков для подвода и отвода воды; с - радиус качания рычага ведомого вала; е - расстояние между параллельными осями приводного и ведомого валов. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что наклон основания устройства регулируется вращением винта. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что приводной и ведомый валы изготовлены пустотелыми.