Электролизер для очистки сточных вод Советский патент 1983 года по МПК C02F1/46 C02F1/46 C02F101/32 C02F103/10 C02F103/32 C02F103/34 

(54) ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Изобретение относится к технологии очистки промышленных и бытовых сточных вод, а именно к устройствам для электролитической обработки сточ-i ных вод, содержащих мелкодиспергированные загрязняющие вещества, например полимеры, лаки, краски, белки, жиры, нефтепродукты, поверхностно-активные вещества, и может быть использовано в химической, машиностроительной, горной, пищевой и др. отраслях промышленности.

Известен электролизер, в котором вертикально расположенные пластинчатые электроды снабжены очистительным устройством, выполненным в виде -скребков гребенчатого типа, изготовленных из тонконепроводящего тчатериала 1 .

Такие скребки сложны в конструктивном исполнении, из-за малого расстояния между электродами они не способны эффективно удалять прочные пассивирующие пленки и отложения, чТо приводит к заклиниванию очистительных устройств. В процессе износа скребки под действием нескомпенсированных сил внутреннего напряжения подвержены деформации, что снижает надежность и затрудняет эксплуатацию. Данное очистительное устройство требует дополнительного расхода электроэнергии. 5 Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для электролитической очист ки жидкостей, содержащее желоб, анод, выполненный в виде конвейерной лен10 ты, катод, выполненный в виде плоского листа, и очистительное устройство. Конвейерная лента выполнена в виде шарнирно соединенных между собой поплавков, а плоский лист катода установлен на дне желоба. Конвейе15рная лента соединена, с приводом. Очистительное устройство выполнено в виде установленных сверху над конвейерной лентой скребков, под

20 которым закреплен лоток, соединенный с емкостью. В желобе установлены перегородки с сопловыми щелями.

Устройство обеспечивает очистку 25 жидкости от микроводорослей.и других микроорганизмов, содержгицихся в жидкости, путем поляризации и- оседания в виде пленки на поверхность положительно заряженных поплавков 30 анодов с последующей очисткой их

.скребком и таким образом удалением из жидкости водорослей С .

Недостатком устройства является его малая производительность, так как гидроокись металла анодй, необходимая для электрокоагуляции загрязняющих сточную воду веществ, в такой конструкции образуется только в межэлектродном пространстве, т.е. между конвейерной лентой и листовым катодсЖ, расположенным (ПОД этой лентой, а объем этого межэлектродного пространства orpaH ieH поскольку увеличение его путем увеличения расстояния между конвейерной лентой и пластиной катода ведет к значительному повышению расхода электроэнергии, следствием чего являются повышение затрат на проведение процесса очистки. В этом устройстве необходимо периодически производить замену конвейерной ленты, так как поплавки являются растворимым анодом. Переходные контакты в шарнирных соединениях поплавков создают дополнительные потери электроэнергии, кроме того, в процессе обработки сточной воды выпадающие из нее загрязняющие вещества оседают на горизонтально расположенный под конвейерной лентой катод, поэтому требуется периодически останавливать процесс обработки воды для очистки катода от осевших на него веществ.

Цель изобретения - повышение производительности и снижение затрат на проведение процесса очистки.

Поставленная цель достигается тем, что в электролизере, содержащем желоб, анод, выполненный в виде конвейерной ленты, катод, выполненный в виде плоского листа, и очистное устройство, катод и анод выполнены из нерастворимого при электролизе материала и установлены вертикально на противоположных концах желоба по ходу очищаемой воды, дно желоба выполнено наклонным от катода к аноду и снабжено покрытием, из электроизоляционного эластичного материалаj а между анодом и катодом размещена конвейерная лента, выполненная из токонапроводящего материала с шарнирно прикрепленными к ней растворимыми электродами, причем нижняя ветвь конвейерной ленты раз мещена в желобе параллельно-его дну на высоте меньшей, чем высота растворимых электродов, а ветвь ленты, размещенная у анода, установлен параллельно аноду и между ними рас положено очистное устройство в виде щеток, расположенное выше уровня очищаемой воды.

При этом дно желоба у вертикальных электродов имеет приямки, причем приямок, расположенный у анода, снабжен патрубком вывода шлама.

На фиг. 1 изображен электролизер, общий вид, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А.на фиг. 1.

Электролизер для очистки сточных вод содержит расположенный, в нижней части корпуса 1 желоб 2, анод 3, катод 4, растворимые электроды 5, очистное устройство б, патрубки 7 и

08 ввода очищаемой воды, патрубки 9 и 10 вывода очищенной воды, патрубок 11 вывода шлама.

АНОД 3 выполнен из нерастворимого при электролизе материала,

5 например нержавеющей стали, в виде соединенной с приводом 12 конвейерной ленты 13 и установлен в конце желоба 2 у стенки корпуса 1, на которой размещены патрубки 9 -к 1C вы

0 рода очищенной воды. Выполнение анода 3 в виде вертикально установленной конвейерной ленты обеспечивает непрерывность работы в широком диапазоне значений плотности тока, так

5 как при таком выполнении анода 3 уменьшается его загрязненность, поскольку в работе участвует только та часть анода 3, которая погружена в обрабатываемую воду, а другая часть

Q находится под очисткой. Кроме того, такая конструкция с периодическим перемещением обеспечивает сравнительно простой токопровод к аноду 3 и беспрерывную очистку его поверхности, что способствует повышению

эффективности работы электролизера.

Катод 4 выполнен в виде плоского листа из нерастворимого при электролизе материала, например графи0 та или нержавеющей стали, и установлен вертикально на противоположном от анода 3 конце желоба 2 по ходу очищаемой воды, т.е. у стенки корпуса 2, на которой размещены патруб5 ки 7 и 8 ввода очищаемой воды.

Между анодом 3 и катодом 4 размещена конвейерная лента 13 из токонепроводящего материала с шарнирно прикрепленными к ней растворимыми

электродами 5, которые выполнены

в виде включенных биполярно пластин. Нижняя ветвь конвейерной ленты 13 размещена в желобе 2 параллельно его дну на высоте меньшей, чем высота растворимых электродов 5, а ветвь

ленты 13, размещенная у анода 3, установлена параллельно аноду 3. Пластины растворимых электродов 5 выполнены из алюминия или его сплавов.. Выполнение пластин растворимых элек0 троДов иэ алю1У1Иния или его сплавов обеспечивает устойчивую электрообработку воды и в то же время упрсвяает конструкцию конвейерной ленты 13, так как сравнительная легкость ма5 териала снижает силовые нагрузки

и позволяет эконс шть электроэнергию.

Между анодом 3 и размещенной параллельно с ним ветвью конвейерной ленты 13 расположено очистное устройство 6, которое в Елп олив вов виде щеток, расположенных выше уровня очищаемой воды.

Предлагаемое выполнение растворимых электродов 5 обеспечивает создание большой площади этих электродов, что повышает производительност электролизера без увеличения электроэнергии, кроме того, обеспечивается эффективная очистка и поверхностей, так как очистное уст- ройство 6 установлено на вертикаль ном участке конвейерной ленты 13. Выполнение конвейерной ленты 13 из токрнепроводящего материала обеспечивает электроизоляцию растворимых электродов 5 от анода 3 и катода 4.

Конвейерная лента 13 соединена кинематически с приводом 14 , а -i очистное устройство б соединено с приводом 15. Дно желоба 2 у катода 4 и анода 3 имеет приямки 16 и 17, причем приямок 17, расположенный у анода 3, снабжен патрубком 11 вывда шлг1ма. Начало нижней ветви конвейерной ленты 13 расположено под приямком 16, а конец этой ветви расположен над приямком 17

Дно желоба 2 выполнено наклонным от катода 4 к аноду 3 и снабжено покрытием 18 из электроизоляционного эластичного материала, таким же покрытием 18 снабжены и стенки желоба 2. Выполнение дна с уклоном обспечивает устойчивое прохождение обрабатываемой воды и смыв выпадакицего на дно шлама.

Патрубок 7 установлен на Уровне нижней ветви конвейерной ленты 13 и предназначен для ввода очищаемой воды с загрязняющими водувеществами, удельный вес которых больше удельного веса воды, а для вывода очищенной от таких загрязняющих веществ -предназначен патрубок 9 вывода очищенной воды, который установлен в придонной части желоба 2. К патрубку 9 посредством вентиля или задвижки 19 присоединен трубопровод. 20, который выполнен коленообразным, а верхняя точка поперечного среднего сечения колена расположена на уровне нижней ветви конвейерной ленты 13. Верхняя часть этого колёнооб1эазного трубопровода 20 соединена с атмосферой, например, трубкой 21.

Патрубок 8 установлен в придонно части желоба 2, точнее приямка 16, и предназначен для ввода очищаемой воды с загрязняющими воду веществами, удельный вес которых меньше

удельногр веса воды, а для вывода очищенной воды от таких загрязняющих веществ предназначен патрубок 10, который установлен на уровне нижней ветви конвейерной ленты 13. Стенка корпуса 1, на которой размещены патрубки 9 и 10 вывода.очищенной воды имеет щелевое окно с переливным -порогом 22, крторо й расположен выше уровня нижней ветви кон0вейерной ленты 13, т.е. выше патрубка 10 вывода очищаемой воды. Щелевое окно через переливной порог 22 соединено посредством лотка или трубопровода с емкостью или с системой сбора очищенной водал ( не показаны.

5 С последней системой соединены трубопроводы от патрубков 9 и 10/ тру-: бопровод, присоединенный к патруб- : ку 10, имеет вентиль 23. К патрубкам 7 и 8 подсоединены трубопровода) (не

0 показаны, снабженн 1е управляемыми вентилями. Вентили могут иметь ручное управление или дистанционное. Управление приводами 12, 14 и 15 и вентилями может осуществляться авто5матически с единого пункта. Под очистным устройством 6, т.е. щетками, установлены поддоны 24 и 25.

Электролизер для очистки сточных вод работает следующим образом.

0

Подлежащие очистке сточные воды подают в электролизер через патрубок 7, если удельный вес содержащихся в воде загрязняющие вещества Дольше удельного веса воды, или iice череэ

5 патрубок 8, если удельный вес заг|рязняющих веществ меньше удельного .веса водда. Обрабатываема я. сточная вода заполняет желоб 2 и уровень поддерживается до нижней ветви кон0вейерной ленты 13. Уровень устанавливают и регу; ируют расположением патрубка 10, выполнением трубопровода 20 и наличием переливного порога 22.

Степенью открытия вентилей, на5ходящихся на подводящих трубопрово дах к патрубкам 7 и 8, и вентилей 19 и 23, установленных на патрубках 9 и 10 вывода очищенной воды, ус-, танавливают необходимый расход об0рабатываемой сточной воды через электролизер, точнее устанавливают скорость прохождения воды до желобу г 2.

Анод 3 и катод 4 подключают к.

5 источнику постоянного тока. Включают привод 14 конвейерной ленты 13 и растворимые электроды 5 перемещаются в желобе 2 в направлении от катода 4; к аноду 3. Так как нача0ло нижней ветви конвейерной Ленты 13 размещено над приямком 16, это обеспечивает удобный ввод пласткн , растворимого электрода 5 в желоб-2, потому что каждая из пластин перед входом в желоб 2 опускается нижним

5

своим концом в приямок 16. А поскольку нижняя ветвь конвейерной ленты 13 размещена в желобе 2 параллельно его дну на высоте меньшей, чем высота пластин растворимых электродов 5, то при втягивании пластины растворимого электрода 5 в желоб 2 эти пластины нижнеГ частью наталкиваются на порог между приямксм 16 и дном желоба 2, а верхняя часть пр этом втаскивается в желоб 2, поэтог му пластины растворимого электрода далее в желобе 2 протаскиваются в наклонном положении, т.е. верхняя кромка опережает нижнюю. На пластину действует при этом и напор обрабатьшаемой воды. Покрытие 18, т.е. резина, способствует протаскиванию пластины растворимого электрода 5 по желобу 2 с меньшим истиранием и одновременно играет роль уплотнения, разделяя пространство желоба 2 на отдельное секции, в которых происходит обработка воды, т.е. между катодом 4 и анодом 3 в желобе 2 создается разделенная растВОРИМБ1МИ элексгродами 5 активная часть электролизера и, кроме того, обеспечивается нгщежное биполярное включение растворимых электродов 5.

В результате тогЬ, что активная зона желоба 2 покрыта эластичным материалом, обеспечивается легкость прохождения пластин растворимых электродов 5 по желобу 2, долговечность их работы, так как они меньше истираются, сравнительно просто удаляются отложения шлама на стенках и на дне желоба 2, пластины при прохождении препятствуют нарастанию, отложений, а при выполнении желоба 2 и покрытия 18 съемными обеспечивается простота эксплуатации электролизера.

Сточная вода, проходя активную часть электролизера, под действием 1постоянного тока, подаваемого на анод 3 и катод 4, в результате растворения биполярно включенных растворимых электродов 5, подвергается очистке от содержащихся в ней эаг,рязняющих вейеств. Мелкодиспергированные загрязняющие вещества коагулируют на развитой поверхности гидроокиси металла анода 3, образуют хлопья, которые флотируют на потверхность воды выделяющимися в процессе электролиза микропузырька ми газа и сбрасываются через переливной порог 2 2i в специальную емкост (не показана/, откуда их направляют на дальнейшую обработку известными способами или на утилизацию. Часть загрязняющих веществ сорбируется на аноде 3 и растворимых электродах 5 результате электрофоретического отлжения. Таким образом, очистка воды от мелкодисперсных примесей происходит в результате нескольких процессов: электрохимического коагулирования частиц в объеме воды, флотации и электрофоретического осаждения на поверхность электродов и др.

Очищенная вода выводится из электролизера через патрубок 9, если в обрабатываемой воде удельный вес загрязняющих веществ больше удельного веса воды, и через патрубок 10, ес0 ли удельный вес загрязняющих веществ меньше удельного веса воды. Вода из патрубков трубопроводами отводится далее в систему сбора очищенной воды для дальнейшего использова5 ния или обработки.

Накапливаемые в процессе обработки воды отложения на растворимых электродах 5 и на аноде 3 снимаются без остановки процесса очистки

Q воды очистным устройством 6, т.е. щетками, которые вращаются и счищают появившиеся отложения одновременно с пластин растворШ ШХ электродов 5 и анода 3. Для того, чтобы

5 отложения не успевали затвердится, устанавливают соответствующие режимы движения конвейерной ленты анода 3 и конвейерной ленты 13. Это может быть как постоянное движение, так и периодическая работа приводов

12, 14 и 15, обеспечивающих перемещение обоих конвейеров 3 и 13 и очистного устройства 6. Счищаекие отложения собираются в поддоны 24 и 25.

5 Оседающие на дно желоба 2 продукты электрокоаруляции нижними концами пластин растворимых электродов 5 протаскиваются и сбрасываются в приямок 17, откуда периодически че0 рез патрубок 11 шлам отводится из электролизера для последующей утилизации или в отвал.

При значительном растворении растворимых электродов 5 они могут быть

5 легко заменимы без смены ленты конвейера 1.3 и практически без остановки основного технологического про- . цесса, т.е. обработки сточной воды. Для осуществления такой замены предуп смотрена простая установка пластин растворимых электродов 5 в конвейерной ленте 13, наличие в корпусе J электролизера специальных люков или же вывод верхней части конвейерной ленты 13 за пределы активной части электролиза.

Предлагаемая конструкция электролизера по сравнению с известными обладает рядом преимуществ.

Благодаря биполярному включению

0 растворимых электродов и выполнению анода и катода обеспечивается повышение производительности электролизера, так как объем активной части электролизера может увеличиваться

5 при совершенно незначительных повышениях расхода электроэнергии, в результате вынесения за пределы активной части электролизера очистного устройства повышается эффективность очистки электродов, кроме того замена растворимых электродов может производится без остановки технологического процесса, т.е. обработки сточной воды, что значительно повышает эффективность работы электроли3ei a, сокращает эксплуатационные расходы.

В предлагаемой конструкции электролизера обеспечивается полностью автоматизация процесса очистки, непрерывность работы-, возможность извлекать продукты электрокоагуляции из сточных вод, содержащих загрязняющие вещества с различными удельными весами.

При использовании электролизера со средним расходом сточных вод до 200 ) годовой экономический эффект составит 70-100 тыс.руб.

Формула изобретения

/8

снижения затрат на проведение процес са очистки, катод и анод выполнены из нерастворимого при электролизе материала и установлены вертикально на противоположных концах желоба по ходу очищаемой воды, дно желоба выполнено наклонным от катода к аноду и снабжено покрытием из электроизоляционного эластичного материала, а между анодом и катодом раз0 мещена конвейерная лента, выполненная из токонепроводящего материала., с шарнирно прикрепленными к ней растворимыми электродами, причем нижняя ветвь конвейерной ленты мещена в желобе параллельно его дну на высоте меньшей, чем высота рас воримых электродов, а ветвь ленты« размещенная у анода, установлена параллельно аноду и между ними расположено очистное устройство в виде

0 щеток, расположенное выше уровня очищаемой воды.

5 у вертикальных электродов имеет приямки, причем приямок, расположенный у анода, снабжен патрубком вывода шламма.

Источники информации I принятые во внимание при экспертизе

0 385932, кл. С 02 F 1/46, 1970.

JLL.