УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАЛЬВАНОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2007 года по МПК C02F1/463 

Изобретение относится к области очистки сточных вод и может быть использовано для очистки сточных вод от тяжелых металлов, органических веществ предприятий горной, металлургической, химической и других отраслей промышленности.

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 [1].

Недостатком известного устройства 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 инструкции, увеличение затрат.

Известно устройство для очистки сточных вод, содержащее корпус, заполненный насадкой (железным скрапом и коксом), патрубки ввода и вывода очищаемой жидкости, пульсационную камеру, выполненную в виде усеченного конуса, у которого большое основание расположено на уровне верхнего слоя насадки, и верхний патрубок подвода сжатого воздуха, расположенный в верхней части корпуса устройства [2].

Наиболее близким по технической сущности и достигнутому результату является устройство для гальванокоагуляции, выбранное в качестве прототипа, содержащее корпус, оснащенный патрубками ввода и вывода обрабатываемой среды, внутри которого располагается слой насадки из дисперсного материала, образующего гальванопару, 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 [3].

Недостатком данного устройства является то, что в указанном гальванокоагуляторе отсутствует приспособление для диспергирования воздуха, имеются вставки в виде гофрированных полос, периодичность прохождения потока очищаемых вод через наполнитель вследствие необходимости создания избыточного давления воздуха в пульсационной камере, в результате чего запирается линия подачи очищаемой жидкости и искусственно увеличивается ее расход (снижается производительность устройства).

Основной задачей изобретения является создание высокоэффективного устройства, техническим результатом которого является снижение затрат и повышение эффективности очистки сточных вод от катионов тяжелых металлов, токсичных анионов и органических примесей.

Для устранения отмеченных недостатков и повышения эффективности очистки сточных вод от ионов цветных металлов, мышьяка, нефтепродуктов, грубодисперсных примесей, увеличения производительности гальванокоагулятора за счет использования полного объема аппарата предлагается устройство для гальванохимической очистки (гальванохимический флотатор), в котором сочетаются одновременно два процесса: гальванохимическая очистка ионов металла и флотация ПАВ и нефтепродуктов, гидрофобных примесей.

В устройстве перемешивание осуществляется пульсацией воздуха, стоки сточных вод имеют прямоточное направление с пульсирующим воздухом и проходят через всю массу гальванопары, полностью заполняют весь объем аппарата для осуществления восстановления кислорода на катоде до гидроксильных ионов по реакции:

O₂+2Н₂O+е=4OН^-

Сущность изобретения заключается в том, что устройство для очистки сточных вод, содержащее вертикально расположенную камеру с размещенной в ней гальванопарой, с патрубками ввода сточной воды и вывода очищенной воды, представляет камеру, и эта камера состоит из двух частей, внутри верхней части камеры установлен усеченный конический отбойник, нижним основанием закрепленный на верхнем ободке нижней камеры, при этом направляющие стороны конического отбойника выполнены под углом 55-65° к его основанию, над отбойником закреплен усеченный конический кожух таким образом, что отбойник и кожух образуют систему гидрозатвора, нижняя часть камеры снабжена кольцеобразным диспергатором, заполненным частицами кварца, при этом диспергатор оснащен патрубком импульсирующего сжатого воздуха, а внутренний диаметр диспергатора равен входному отверстию нижней части камеры, устройство снабжено также приемным приспособлением для удаления продуктов флотации и разгрузки очищенных стоков.

Верхняя часть камеры имеет цилиндрическую форму, а нижняя - коническую с большим верхним основанием и меньшим нижним основанием, к которому снаружи прикреплен кольцеобразный диспергатор.

Нижняя камера имеет коническую форму с большим нижним основанием с установленным внутри нее кольцеобразным диспергатором.

Нижняя часть камеры имеет цилиндрическую форму с установленным внутри нее кольцеобразным диспергатором.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан вид устройства для гальванохимической очистки сточных вод, верхняя часть камеры которого имеет цилиндрическую форму, а нижняя - коническую с большим верхним основанием и меньшим нижним основанием, к которому снаружи прикреплен кольцеобразный диспергатор, на фиг.2 - нижняя часть камеры имеет коническую форму с большим нижним основанием с установленным внутри нее кольцеобразным диспергатором, на фиг.3 - нижняя часть камеры имеет цилиндрическую форму с установленным внутри нее кольцеобразным диспергатором.

Устройство содержит нижнюю камеру 1, верхнюю камеру 2, кольцеобразный диспергатор 3, входной патрубок 4, патрубок разгрузки очищенных стоков 5, усеченный конический отбойник 6, усеченный конический кожух 7, приемное приспособление 8 для удаления продуктов флотации и разгрузки очищенных стоков, патрубок пульсирующего сжатого воздуха 9, решетку 10.

Устройство выполнено в виде камеры и состоит из двух частей, нижняя 1 заполнена гальванопарой (графит-кокс) - железо или графит-алюминий или железного - медного скрапа. Внутри верхней части камеры 2 установлен усеченный конический отбойник 6, нижним основанием закрепленный на верхнем ободке нижней камеры, при этом направляющие стороны конического отбойника выполнены под углом 55-65° к его основанию, над отбойником закреплен усеченный конический кожух 7 таким образом, что отбойник и кожух образуют систему гидрозатвора, приемное приспособление для удаления продуктов флотации (ПАВ, нефтепродуктов, органических продуктов) 8 и разгрузки очищенных стоков 5. Нижняя часть камеры 1 снабжена кольцеобразным диспергатором, заполненным частицами кварца, при этом диспергатор оснащен патрубком пульсирующего сжатого воздуха 9, а внутренний диаметр диспергатора равен входному отверстию нижней части камеры 4, устройство снабжено также приемным приспособление для удаления продуктов флотации и разгрузки очищенных стоков (фиг.1).

Нижняя камера 1 имеет коническую форму с большим нижним основанием с установленным внутри нее кольцеобразным диспергатором 3 с наполненными частицами кварца, с патрубком 9 пульсирующего сжатого воздуха, решеткой 10 и патрубком ввода сточной воды 4 (фиг.2).

Нижняя часть камеры имеет цилиндрическую форму с установленным внутри нее кольцеобразным диспергатором 3, решеткой 10 и входным патрубком 4 (фиг.3).

При этом кольцеобразный диспергатор 3 с наполненными горизонтальными слоями частиц кварца устанавливается снаружи (фиг.1) или внутри камеры 1 (фиг.2 и 3). Конический кожух 7 имеет форму усеченного конуса, подобного форме отбойника 6, отбойник и кожух образуют систему гидрозатвора.

Конический отбойник выполнен под углом 55-65° к его основанию для снижения скорости потока и отражения потока в камере, что создает дополнительные условия для повышения концентрации флотированных частиц в пене. Наиболее простым и надежным способом передачи низкочастотных колебаний раствору является способ пневматических пульсаций, широко используемый в практике обогащения полезных ископаемых и в гидрометаллургии.

С целью упрощения конструкции в настоящем устройстве используется простой диспергатор в виде кольца, закрытого сверху и открытого внизу или наоборот, в котором находятся частицы кварца. Кольцеобразный диспергатор 3 не только сообщает раствору колебания, но и насыщает жидкость диспергированным воздухом. При прохождении воздуха через эти частицы поток воздуха разрывается, что позволяет получить мелкие воздушные пузырьки, равномерно распределенные в объеме интенсивно перемешивающейся жидкости.

Гальванокоагулятор работает следующим образом.

I. В устройстве, представленном на фиг.1, после заполнения камеры материалом гальванопары (графит-железный скрап или другими необходимыми гальванопарами) и раствором, поступающим через ввод сточных вод (приспособление) 4, включается пневматичаский пульсатор. Через пульсатор внутренний объем диспергатора 3 попеременно сообщается то с магистралью сжатого воздуха, то с атмосферой. Оптимальные режимы пульсации: частота колебании 52-56 в мин, соотношение времени впуска и выпуска воздуха - 7:3. Колебательное движение раствора обеспечивается автопульсатором, соединенным пульсопроводом 9 с диспергатором 3. Под действием переменного давления раствор, находящийся внутри диспергатора 3, периодически вытесняется из внутреннего объема диспергатора и вновь его заполняет под действием гидростатического напора. При этом растворы проходят через поры диспергирующего материала, образуется сильно развитая турбулентность и жидкость перемешивается с воздухом. Насыщенные пузырьками воздуха растворы из нижней части диспергатора направляются в камеру 1 и способствуют взвешиванию крупных частиц, перемещению одних частиц относительно других или относительно жидкой фазы, осуществляют как перемешивание массы, так и ее взрыхление, и смывание отдельных частиц гальванопары и вынос образовавшихся различных шлаков и закрепление на пузырьках воздуха ПАВ различных примесей. Очищенные растворы удаляются через патрубок вывода очищенных вод (приспособление) 5. Диспергатор 3, установленный с внешней стороны корпуса, выполненный в виде отдельных конструкций и наполненный диспергирующим материалом, позволяет неограниченно увеличивать объем диспергатора 3 и площадь выхода насыщенной воздухом смеси в корпус, а также устанавливать диспергирующий материал по любому желанию. ПАВ и нефтепродукты флотируются, собираются в желобе 8 и разгружаются через устройство 5. Удаление продуктов флотации осуществляется путем поднятия уровня воды в аппарате с последующим переливом в желоб.

II. Устройство, представленное на фиг.2, работает аналогичным образом как в случае I.

III. Устройство, представленное на фиг.3, работает аналогичным образом как в случае I.

Интенсивность и степень диспергирования воздуха при перемешивании растворов определяется общим окислительно-восстановительным потенциалом.

Выполнение устройства в виде камеры из двух частей позволяет создать повышенную концентрацию воздушных пузырьков в ее верхней зоне и увеличить вероятность столкновения с частицами различных загрязнителей. Через конический кожух внутрь корпуса загружается смесь металлического скрапа и кокса при оптимальном весовом соотношении, обеспечивающем максимальную объемную плотность тока в растворе.

При пульсации жидкости и перемещении исходных растворов происходит интенсивное контактирование металлического скрапа, кокса, сточной воды и кислорода воздуха, что приводит к интенсивному взаимодействию гальванопары, флотации, протеканию разнообразных физико-химических процессов, приводящих к удалению примесей из сточных вод. Очищенные воды через сливной желоб разгрузочного устройства 5 направляются на магнитную сепарацию в барабанный сепаратор для удаления магнитной фракции и затем на фильтрацию. Оптимизация гидродинамического режима гальванокоагуляции и создание оптимальных условий для флотации обеспечивает, в конечном счете, более полную степень удаления ионов металлов, ПАВ, нефтепродуктов, гидрофобных примесей.

Источники информации

1. А.С. СССР 841369, 11/12, 04.0180, БИ №41, 1991, с.223.

2. Патент РФ 2079440 С1, 6 С 02 F 1/463. Устройство для гальванокоагуляции. Опубл. 20.05.97, Бюл. №14.

3. Патент РФ 2111175 C1, 6 C 02 F 1/463. Устройство для очистки сточных вод. Опубл. 20.05.98, Бюл.№14 (прототип).

Изобретение относится к области очистки сточных вод. Устройство для очистки сточных содержит вертикально расположенную камеру с размещенной в ней гальванопарой, с патрубками ввода сточной воды и вывода очищенной воды. Камера состоит из двух частей, внутри верхней части камеры установлен усеченный конический отбойник, нижним основанием закрепленный на верхнем ободке нижней части камеры. Направляющие стороны конического отбойника выполнены под углом 55-65° к его основанию. Над отбойником закреплен усеченный конический кожух таким образом, что отбойник и кожух образуют систему гидрозатвора. Нижняя часть камеры снабжена кольцеобразным диспергатором, заполненным частицами кварца, при этом диспергатор оснащен патрубком пульсирующего сжатого воздуха, а внутренний диаметр диспергатора равен входному отверстию нижней части камеры. Устройство снабжено также приемным приспособлением для удаления продуктов флотации и разгрузки очищенных стоков. Технический эффект - снижение затрат и повышение эффективности очистки сточных вод от катионов тяжелых металлов, анионов токсичных металлов и органических примесей. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для очистки сточных вод, содержащее вертикально расположенную камеру с размещенной в ней гальванопарой, с патрубками ввода сточной воды и вывода очищенной воды, отличающееся тем, что камера состоит из двух частей, внутри верхней части камеры установлен усеченный конический отбойник, нижним основанием закрепленный на верхнем ободке нижней камеры, при этом направляющие стороны конического отбойника выполнены под углом 55°-65° к его основанию, над отбойником закреплен усеченный конический кожух таким образом, что отбойник и кожух образуют систему гидрозатвора, нижняя часть камеры снабжена кольцеобразным диспергатором, заполненным частицами кварца, при этом диспергатор оснащен патрубком пульсирующего сжатого воздуха, а внутренний диаметр диспергатора равен входному отверстию нижней части камеры, устройство снабжено также приемным приспособлением для удаления продуктов флотации и разгрузки очищенных стоков.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что верхняя часть камеры имеет цилиндрическую форму, а нижняя - коническую с большим верхним основанием и меньшим нижним основанием, к которому снаружи прикреплен кольцеобразный диспергатор.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нижняя часть камеры имеет коническую форму с большим нижним основанием с установленным внутри нее кольцеобразным диспергатором.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нижняя часть камеры имеет цилиндрическую форму с установленным внутри нее кольцеобразным диспергатором.