УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2003 года по МПК C02F1/463 C02F1/463 C02F101/20 C02F101/22 C02F101/30 C02F103/16 

Изобретение относится к области очистки сточных вод и может быть использовано для очистки хромсодержащих сточных вод при организации оборотного водоснабжения, для очистки промывных вод гальванических производств от тяжелых металлов и ряда органических веществ, очистки маслоокалиносодержащих сточных вод, мышьяксодержащих растворов, для очистки стоков предприятий горной, металлургической, химической и других отраслей промышленности [1].

Известен гальванокоагулятор барабанного типа, представляющий собой горизонтальный стальной барабан, вращающийся со скоростью 2 об/мин [2]. В барабан загружается стальная или алюминиевая стружка, на вход поступают сточные воды, на выход - очищенные воды.

Известен аппарат для извлечения металлов из растворов, содержащий цилиндрический барабан, полки, расположенные на внутренней поверхности барабана, сетку, привод, загрузочное и разгрузочное устройства; сетка делит барабан на две зоны: зону образования и зону укрупнения ферритов, внутренняя поверхность барабана футерована медью [3].

Недостатком известных устройств является то, что для проведения процесса необходимы полки, расположенные на внутренней поверхности барабана и не гарантирующие обновление поверхности железа. В результате пассивации активной поверхности железа снижается скорость протекания окислительно-восстановительной реакции. Наличие полок влечет за собой утяжеление и усложнение конструкции, увеличение затрат.

Известно устройство для очистки стоков промышленных предприятий, содержащее корпус, выполненный в виде многогранной призмы, привод, загрузочное устройство для железного скрапа и кокса и разгрузочное устройство очищенной воды, патрубок подачи стоков, патрубок подачи воздуха, устройство, разгрузочное для шлама. В многогранном корпусе при вращении со скоростью 2 об/мин используется эффект обрушения всей массы частиц железа и кокса вниз, способствующего механической очистке пассивированной поверхности железа [4].

Недостатком известного устройства являются его большая энергоемкость на вращение корпуса, сложность привода, высокая трудоемкость при эксплуатации аппарата.

Известно устройство для гальванокоагуляционной очистки сточных вод, выбранное в качестве прототипа, содержащее корпус в виде неподвижной емкости, нижняя часть которой имеет форму многогранника, а верхняя - прямоугольного параллепипеда, привод, загрузочное и разгрузочное устройства [5]. Приводимое во вращение от привода перемешивающее устройство в виде комплектов лопастей на держателях перемещением твердого (металлической стружки, кокса) обеспечивает контакт электродов гальванопары между собой, сточной водой и кислородом воздуха, в результате происходит растворение металла, а также очистка пассивированной поверхности металлической стружки.

Предлагается устройство, в котором перемешивание и обновление гальванопары осуществляется пульсацией воздуха, стоки сточных вод имеют прямоточное направление с пульсирующим воздухом и проходят через всю массу гальванопары и полностью заполняют весь объем аппарата, отсутствует специальное приспособление для подачи воздуха, необходимого для осуществления восстановления кислорода на катоде до гидроксильных ионов по реакции
O₂+2Н₂O+4е=4OН^-.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание высокоэффективного устройства и достаточно простого по конструкции и надежного в эксплуатации.

Техническим результатом изобретения является снижение затрат и повышение эффективности очистки сточных вод от катионов тяжелых металлов, токсичных анионов и органических примесей.

Сущность заявленного изобретения заключается в том, что устройство для очистки сточных вод, содержащее емкость, заполненную гальванопарой, с патрубками подвода исходной воды 6 и отвода обработанной воды 7, выполнено в виде двух камер 1, разделенных межкамерными перегородками различной высоты с образованием межкамерного пространства 9, при этом верхняя часть каждой камеры имеет прямоугольное сечение, а нижняя выполнена конической формы, каждая камера снабжена распределительными решетками 3, приспособлением для удаления пены 8, диафрагмой 2 с приводом для ее горизонтального возвратно-поступательного движения, пневматическими пульсационными диспергаторами 4 и патрубком 5 подачи сжатого воздуха. Диспергаторы установлены под распределительной решеткой и выполнены в виде цилиндров, закрытых снизу и открытых сверху, в которых расположены перфорированные пластины. В межкамерном пространстве установлен барабанный магнитный сепаратор 10.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показан общий вид устройства.

Устройство выполнено в виде двух камер 1, разделенных межкамерными перегородками различной высоты с образованием межкамерного пространства 9, при этом верхняя часть каждой камера имеет прямоугольное сечение, а нижняя выполнена конической формы, каждая камера снабжена распределительными решетками 3, приспособлением для удаления пены 8, диафрагмой 2 с приводом для ее горизонтального возвратно-поступательного движения, пневматическими пульсационными диспергаторами 4 и патрубком 5 подачи сжатого воздуха.

Диспергаторы установлены под распределительной решеткой и выполнены в виде цилиндров, закрытых снизу и открытых сверху, в которых расположены перфорированные пластины. Верхняя камера заполнена гальванопарой (графит-кокс: железо или графит-алюминий). Имеется приспособление для подачи исходного раствора, перелива его через патрубок в другую камеру и вывода отработанного раствора второй стадии через 7. В междукамерном пространстве 9 установлен барабанный магнитный сепаратор 10. В устройстве выполнены выпускные люки 11.

Наиболее простым и надежным способом передачи низкочастотных колебаний к раствору является, как известно, способ пневматических пульсаций, широко используемый в практике обогащения полезных ископаемых и в гидрометаллургии. С целью упрощения конструкции в настоящем устройстве выполнены простые диспергаторы, которые установлены под распределительной решеткой и выполнены в виде цилиндров, закрытых снизу и открытых сверху, в которых расположены перфорированные пластины, пневматический пульсационный диспергатор, который не только сообщает раствору колебания, но и насыщает диспергированным воздухом жидкости. При прохождении воздуха через эти частицы поток воздуха разрывается и позволяет получить мелкие воздушные пузырьки, равномерно распределенные в объеме интенсивно перемешивающейся жидкости. Количество диспергаторов определяется объемом перерабатываемого раствора.

Устройство работает следующим образом. После заполнения емкости камеры 1 материалом для гальванопары (графит-кокс: железный скрап для первой стадии очистки и алюминий: кокс для второй стадии) и исходным раствором, поступающим через приспособление для подачи исходного раствора, приводится в движение диафрагма 2 с приводом для ее горизонтального возвратно-поступательного движения, включается пневматический пульсатор. Через пульсатор внутренний объем диспергатора 4 попеременно сообщается то с магистралью сжатого воздуха, то с атмосферой. Оптимальные режимы пульсации: частота колебаний 52-56 мин^-1, соотношение времени впуска и выпуска воздуха 7:3. Колебательное движение раствора обеспечивается автопульсатором, соединенным пульсопроводом с пульскамерой. Под действием переменного давления раствор внутри диспергатора 4 периодически вытесняется из внутреннего объема диспергатора и вновь его заполняет под действием гидростатического напора. При этом растворы проходят через поры перфорированных пластин, образуется сильно развитая турбулентность, и жидкость перемешивается с воздухом. Насыщенные пузырьками воздуха растворы из нижней части диспергатора направляются в корпус 1 и способствуют взвешиванию крупных частиц, перемещению одних частиц относительно других или относительно жидкой фазы, осуществляют как перемешивание массы, так и ее взрыхление, и обмывание отдельных частиц гальванопары и вынос образовавшихся различных шламов. Отработанные растворы из первой камеры через междукамерное пространство поступают через патрубок в следующую камеру, наполненную гальванопарой алюминий:кокс и после отработки удаляются через приспособление 7. Конструкция диспергатора позволяет неограниченно увеличивать объем диспергатора 4 и площадь выхода насыщенной воздухом смеси в корпус. ПАВ и нефтепродукты флотируются, собираются в желобе и разгружаются через 8. Удаление продуктов флотации осуществляется путем поднятия уровня воды в аппарате с последующим переливом в желоб. Интенсивность и степень диспергирования воздуха при перемешивании растворов определяется общим окислительно-восстановительном потенциалом. Внутрь корпуса загружается смесь металлического скрапа и кокса при оптимальном весовом соотношении, гальванопара обеспечивает объемную максимальную плотность тока в растворе. При этом кокс загружается одноразово, так как он является катодом и защищен от химического воздействия и расходуется только из-за механического истирания. Металлический скрап является анодом, и его расход определятся анодным растворением металла. При пульсации жидкости и перемещения исходных растворов происходит интенсивное контактирование металлического скрапа, кокса, сточной воды и кислорода воздуха, что приводит к интенсивному возникновению гальванопары, протеканию разнообразных физико-химических процессов, приводящих к удалению примесей из сточных вод. В этих условиях в системе не накапливается шлам, который непрерывно выносится потоком. Очищенные воды через сливной желоб камеры 1 направляются на магнитную сепарацию в барабанный сепаратор для удаления магнитной фракции и поступают затем в следующую камеру. Оптимизация гидродинамического режима гальванокоагуляции обеспечивает в конечном итоге более полную степень удаления ионов токсичных металлов. Конструкция данного устройства позволяет осуществлять операции в прямоточном направлении стоков и воздуха, а специальные распределительные решетки 3 предотвращают вынос графита (кокса).

Источники информации
1. Чернова О.П., Курдюмов Г.М. Гальваноочистка сточных вод металлургических производств. Научные школы МИСиС 75-лет. Становление и развитие. - М. : МИСС, 1997, с.291-295.

2. Феофанов В.А., Жданович Л.П., Луханин Б.С., Вдовкин Г.Г. Очистка сточных вод коагуляцией.//Сб. научных трудов "Казмеханобр". 1983. 26. с.79-86.

3. А.с. СССР 841369, опубл. 04.02.80. 1991. БИ 41.

4. А. с. СССР 2066302. Устройство для очистки стоков промышленых предприятий, опубл. 27.05.95. 1995. БИ 9.

5. Патент РФ 2093475. Устройство для гальванокоагуляционной очистки сточных вод. 1997. БИ.29.

Изобретение относится к области очистки сточных вод и может быть использовано для очистки хромсодержащих сточных вод при организации оборотного водоснабжения, для очистки промывных вод гальванических производств от тяжелых металлов и ряда органических веществ, очистки маслоокалиносодержащих сточных вод, мышьяксодержащих растворов, для очистки стоков предприятий горной, металлургической, химической и других отраслей промышленности. Устройство содержит емкость, заполненную гальванопарой, с патрубками подвода исходной воды и отвода обработанной воды. Устройство выполнено в виде двух камер, разделенных межкамерными перегородками различной высоты с образованием межкамерного пространства. При этом верхняя часть каждой камеры имеет прямоугольное сечение, а нижняя выполнена конической формы. Каждая камера снабжена распределительными решетками, приспособлением для удаления пены, диафрагмой с приводом для ее горизонтального возвратно-поступательного движения, пневматическими пульсационными диспергаторами и патрубком подачи сжатого воздуха. Диспергаторы установлены под распределительной решеткой и выполнены в виде цилиндров, закрытых снизу и открытых сверху, в которых расположены перфорированные пластины. В межкамерном пространстве установлен барабанный магнитный сепаратор. Технический эффект - снижение затрат и повышение эффективности очистки сточных вод от катионов тяжелых металлов, токсичных анионов и органических примесей. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для очистки сточных вод, содержащее емкость, заполненную гальванопарой, с патрубками подвода исходной воды и отвода обработанной воды, отличающееся тем, что устройство выполнено в виде двух камер, разделенных межкамерными перегородками различной высоты с образованием межкамерного пространства, при этом верхняя часть каждой камеры имеет прямоугольное сечение, а нижняя выполнена конической формы, каждая камера снабжена распределительными решетками, приспособлением для удаления пены, диафрагмой с приводом для ее горизонтального возвратно-поступательного движения, пневматическими пульсационными диспергаторами и патрубком подачи сжатого воздуха. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что диспергаторы установлены под распределительной решеткой и выполнены в виде цилиндров, закрытых снизу и открытых сверху, в которых расположены перфорированные пластины. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в межкамерном пространстве установлен барабанный магнитный сепаратор.