Способ электрохимической очистки сточных вод Советский патент 1987 года по МПК C02F1/463 C02F1/463 C02F101/00 C02F103/16 C02F103/32 

Изобретение относится к области очистки . сточных вод и может быть использовано в хозяйственной, производственной и сельскохозяйственной сферах деятельности, а также на предприятиях машиностроительной, металлургической, химической и пищевой промышленности.

Целью изобретения является повышение производительности очистки и экономия электроэнергии.

На фиг, 1 изображено устройство для реализации предлагаемого способа вертикальный разрезу на фиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Электрофлотокоагулятор заключен в корпус 15 имеющий в своей нижней водоприемной камере 2 патрубок 3 подвода воды, верхняя часть которого представляет собой воронку 4 с сеткой 5. Непосредственно над водоприемной камерой расположена решетка 6 из диэлектрического материала, являющаяся дном камеры 7 диспергирования, представляющей собой герметичную емкость, боковая поверхность которой состоит из двух симметрично расположенных относительно корпуса нерастворимых электродов (фиг, 2) в виде металлических или графитовых .пластин 8j соединенных друг с другом и изолированных друг от друга плас- тинами 9 из диэлектрика. Камера диспергирования наполнена металлическими (в частности, алюминиевыми) гранулами 10, сверху она ограничена решеткой 6, такой же, как и снизу. Камера диспергирования снаружи охвачена обмоткой 11 электромагнита, внутренняя поверхность которой эквидистантна наружной поверхности камеры диспергирования, а наружная поверхность концентрична относительно корпуса. Над камерой диспергирования размещена нижняя часть 12 камеры смешения, снабженная патрубком 13 подвода сточной воды, содержащим датчик 14 определения степени загрязненности СОЖ.

Верхняя часть 15 камеры смешения (коагуляционная камера) ограничена сверху сеткой 16, проницаемой для коагулированных гидроокисью А1 (ОН) агрегатов частиц масляной эмульсии 17, и имеет патрубок 18 слива этих частиц. Верхняя часть аппарата представляет собой конический газосборник 19 с патрубком 20 отвода в его самой высокой части.

В верхней части камеры смешения

имеется отверстие 21 для сообщения ее с отстойной камерой 22, снабженной патрубком 23 отвода очищенной воды и патрубком 24 слива осадка, перекрываемого краном 25.

Способ осуществляется следующим образом.

Прежде, чем приступить к очистке, заполняют водоприемную камеру 2 электрофлотокоагулятора, а затем и

емкость 7. наполненную гранулами металла, чистой водой через патрубок 3 подвода воды, при этом решетка 6 в виде сетки на большем диаметре воронки 4 обеспечивает выравнивание

скоростей по сечению потока.

После заполнения емкости 7 водой на электроды 8 подается электрический ток. Через короткий промежуток времени 30-40 с включается подача загрязненной воды.

Электрический ток, подаваемьш на электроды емкости, наполненной гранулами металла, является импульсным постоянным током длительностью (310) и амплитудой 1-3 кА, При подаче, на электроды этих импульсов между частичками металла в воде происходит электрический разряд, приводящий к разрушению окисной пленки

на поверхности металла (в частности, алюминия) за счет разогревания по- ,-. верхности гранулы в точке возникновения электрической дуги и вокруг нее до температуры плавления металла,

что приводит к разбрызгиванию (дис- .пергированию) расплавленных частичек металла в окружающую воду, где и происходит реакция взаимодействия металла с водой с образованием водорода и гидроокиси алюминия. Одновременно с электроискровь ми воздействиями на гранулы металла запиты- вается цепь электромагнитов, охватывающих снаружи емкость с гранулами,

в результате чего создается магнитное поле напряженностью 100-150 кА/м с длительностью импульсов 3-5 мс, при этом импульсы магнитного поля подаются синхронно с импульсами

электроискровых разрядов. Кроме того, под действием магнитного поля, а также под действием водорода, выделяющегося на катоде, изменяется гидратация ионов воды. Воздействие

указанных факторов приводит к увеличению отрицательной и уменьшению положительной гидратации соответствующих ионов, к увеличению числа свободных мономерных, более подвижных молекул воды, что имеет своим следствием возросшую активность водной системы, в результате чего возрастает скорость образования гидрок- сида металла, являющегося коагулянтом (например А1 (ОН)з , Fe(OH)j ) коллоидной степени дисперсности. Попадая в камеру смешения, гидроксид металла коагулирует частицы примесей, которые при этом флотируются на поверхность жидкости газом, выделяющимся на электродах.

Из коагуляционной камеры очищае- мая вода поступает в отстойную камеру, установленную снаружи вокруг коагуляционной, где происходит окончательное отделение примесей от воды. Очищанная вода отводится из верхней части отстойника через патрубок 23, а примеси - из нижней через патрубок 24 и кран 25.

Испытание установки, реализующей предлагаемый способ, проводят при следующих параметрах: напряжение в цепи электрических разрядов U 400 600 В, средняя величина силы тока I, 5-10 А, сила тока в импульсе 1, 1-3 кА, длительность импульса Т (3-10) 10 с, нарастание силы тока в единицу времени (производная

силы тока по времени);

.

dt

10 А/с

частота f (1-5).10 , КПД источника тока п 0,7, мощность Б 1-10 кВт, напряженность магнитного поля Е 100-150 кА/м, длительность импульса t nix (3-5) 10 с. При проведении испытаний в камеру

диспергирования засыпают 4,-5 кг алю- ниевого растворимого анода, о т л иминиевых гранул. Расход чистой воды I(номальный) 100 л/ч. Алюминий реаги рует с водой по реакции

чающийся тем, что, с целью повышения производительности очистки и экономии электроэнергии, используют алюминиевый анод, выполненный в виде гранул, а процесс очистки осуществляют, подавая на анод сильноточные импульсные электроискровые разряды синхронно с импульсным маг- нитным полем напряженностью 100 - 150 кА/м при длительности импульсов ,2-5 с.

2А1 +

6Hj,0

2А1(ОН), + SH,

В процессе испытаний установлено, что понижение напряженности магнитного поля меньше 100 кА/м и уменьшение длительности импульсов ниже 3 мс ухудшают при прочих равньпс условиях

5

производительность очистки (вследствие уменьшения эрозионной поверхности, контактирующей с электрической дугой за время импульса тока разряда, и снижения активации частиц, участвующих в реакции окисления алюминия) и увеличивают энергозатраты (вследствие падения суммарного

КПД преобразователей электрической энергии).

При повьш1ении напряженности магнитного поля сверх 150 кА/м и увеличении длительности импульсов свьше 5 мс также понижается производительность очистки (вследствие срыва электрической дуги в элементарном разряде между частицами алюминия) и растут энергозатраты на процесс (вследствие введения избыточной энергии).

Следовательно в результате использования предлагаемого способа существенно облегчается .реакция гид5 ролиза с последующим образованием гидроксидов металлов, так как скорость процесса определяется, в основном, энергией в импульсе электроискрового разряда и магнитного поля.

0 При этом электрогидравлическ1ш удар, сопровождающий процесс образования электрических разрядов, предотвращает сваривание гранул металла меж,цу собой.

Таким образом, предлагаемый способ и устройство по сравнению с известными позволяют существенно повысить эффективность процесса очистки загрязненных жидкостей.

0

5

40

Формула из об р е т е н и я

Способ электрохимической очистки сточных вод с использованием алюми50

55

чающийся тем, что, с целью повышения производительности очистки и экономии электроэнергии, используют алюминиевый анод, выполненный в виде гранул, а процесс очистки осуществляют, подавая на анод сильноточные импульсные электроискровые разряды синхронно с импульсным маг- нитным полем напряженностью 100 - 150 кА/м при длительности импульсов ,2-5 с.

04UU ewHO/7 доЗа

-.3 ci/ff

Изобретение относится к очистке сточных вод путем электрохимической обработки и позволяет повысить производительность и снизить расход энергии. Процесс очистки с использованием алюминиевого анода, выполненного в виде гранул, при подаче на него снльнотсчньпс импульсных электроискровых разрядов синхронно с импульсным магнитным полем напряженностью 100-15G кА/м при длительности импульсов 3-5 мСс. 2 ил. : ел со 4 СО

Редактор Н.Егорова

Составитель Т,Барабаш

Техред Л.0лийньп Корректор А.Ильин

Заказ 5664/21Тираж 851 Подписное

ВНШ1ПИ Государстзенного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-355 Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4