Аппарат для очистки сточных вод Советский патент 1989 года по МПК C02F1/463 C02F1/465 C02F1/463 C02F101/20 C02F101/22 C02F103/16 

1

. Изобретение относится к аппаратам для электрохимической очистки сточных вод, содержащих ионы шестивалентного хрома и тяжелых.металлов, и может быть использовано на предприятиях металлообрабатывающей промышленности для очистки сточных вод с целью их повторного использования.

Цель изобретения - повьппение эф- фекта очистки от ионов тяжелых металлов и ионов хрома, сокращение-расхода анодно-растворимого железа, повьппение производительности и снижение влажности флотационного шлама.

На чертеже изображена схема эле- ктрокоагулятора-флотатора.

Электрокоагулятор-флотатор состоит из корпуса 1 с расположенными в нем электродной камерой 2 с пакетом электродов 3 и патрубком 4 подачи исходной воды, установленного соос- но горизонтальной оси пакета электродов, флотационной 5, сепарационной 6, шламовой 7 и выпускной 8 камер, скребкового механизма 9.

Пакет электродов электрокрагулятора-флотатора состоит из инертных пластин 10, установленных между железны- ми анодами 11 и снабженных устройст- вом 12 для электроподогрева в ЕГиде спиралей и установленных с обеих сторон чередующихся по вертикали алюминиевых катодов 13 и анодов 14. Установлен пакет электродов 3 вплотную к перег ородке, отделяющей электродную камеру от сепарационной, и стенкам корпуса так, что образует подводной канал 15 между торцовой стенкой корпуса и днищем. Н ад пакетом элек- тродов установлена наклонная под углом 15-25 пластина 16 с Юбкой 17 и вертикальным патрубком 18, выходя

0 5

0 0

5

шим за пределы корпуса 1 и подсоединенным к верхней части плаЬтины так, что сообщается с полостью образо- , ванной пластиной и юбкой.

Электрокоагуллтор-флотатор работает следующим образом.Сточную воду, содержащую ионы хрома (VI) и сульфаты цинка, меди, и никеля, подак1т по патрубку 4 в канал 15. Под действием электролитических газов, вьщеляющихся на катодах 13, основная часть сточной воды .(95-98% от общего расхода) по каналу 15 поступает в нижнюю часть камеры 2, а затем в межэлектррдные пространства пакета электродов 3. Плотность постоянного тока при этом на железных анодах 3 А/дм , а на алюминиевых катодах и анодах соответственно 6 и 1-6 А/дм.

Для равномерного растворения алюминиевых катодов и анодов производят смену полярности на них через 15-30 мин.

Одновременно с помощью электронагревателей 1 2 осуществляют нагрев алкминиевых электродов до при удельном расходе энергии, равном 20-50 Вт/дм2.

Образующиеся в процессе электролиза крупные пузырьки газов собирают ся под пластиной 16 и отводятся ho патрубку 18.

Сточная вода, прошедшая обработку в пакете электродов, где она насыщается газами и ионами алюминия и железа (II), большая часгь которых окисляется в пакете электродов хромом (VI) до железа (III), поступает через каналы 19 во флотационную камеру 5. При этом к основному расходу

СТОЧНОЙ воды, прошедшему через паке электродов, подмешивается остальная часть (2-5% от основного расхода), в котором восстановление хрома (VI) осуществляется за счет избытка железа (II) .

Во флотационной камере 5.происходит интенсивное хлопьеобразование с одновременным прилипанием газовых пузырьков к хлопьям коагулянта. Далее сточная вода, поступает в камеру 6 сепарации, где происходит отделение загрязнений, которые всплывают на поверхность, образуя слой шлама, который скребковым механизмом 9 направляется в шлакоприемник 7, а очищенная вода поступает в камеру 8, откуда по патрубку 20 отводится из электрокоагулятора-флотатора.

Выполнение пакета электродов из набора инертных пластин, расположенных между железными анодами и снабженных устройством подогрева и установленных с обеих сторон чередую- 1ЩЛКСЯ по вертикали алюминиевых катодов и анодов, обеспечивает за счет пузырьков водорода, вьщеляющихся на алня4иниевых катодах, 13, прохождение основного расхода сточной воды потоком (толщиной до ,1,5 мм), прилегающим к алюминиевым катодам и анодам вдоль вектора напряженности электрического поля между ними. Такой

обеспечивает снятие с него интенсивно при этом разряжающихся ионов кальция и магния и обеспечивает надежное удаление отложений в виде выделенных из воды загрязнений, осевших в период анодной поляризации.

Расположение патрубка для подачи исходной сточной воды соосно горизон- 0 тальной оси пакета электродов предотвращает поступление всего расхода очищаемой воды над пакетом электродов и одновременно создает условия для поступления воды вниз по каналу 15 5 в пакет электродов 3.

Часть воды (2-5%), поступающая вверх по каналу 15, создает противоток , предотвращающий циркуляцию обра ботанной воды.

0 При этом движителями, направляющими сточную воду по каналу 15, являются пузырь ки водорода. Поэтому, поступающая в межэлектродное пространство вода двигаетя потоком, прилегающим к 5 алюминиевым электродам 13-14, а движение воды вдоль железных анодов 11 замедленное, в результате уменьшается подвод к ним ионов хрома, что предотвращает пассивацию. При этом по- 0 ступление ионов железа (И) в общий объем происходит в результате диффузии.

Установка пакета электродов вплотную к перегородке и боковым стенкам

Изобретение относится к аппаратам для электрохимической очистки сточных вод, содержащих ионы шестивалентного хрома и других тяжелых металлов, и может быть использовано напредприятиях металлообрабатывающей промытгГенности для очистки сточных вод с целью их повторного использования. Изобретение позволяет повысить степень очистки от ионов шестивалентного хрома и тяжелых металлов, сократить расход анодно-раст- воримого железа, повысить производительность и снизить влажность флотационного шлама. Электрокоагулятор- флотатор состоит из корпуса 1 с расположенными в нем электродной камерой 2 с пакетом электродов 3 и патрубком 4 подачи исходной сточной воды установленного соосно горизонтальной оси пакета электродов, флотационной 5, сепарационной 6, шламовой 7, выпускной 8 камер и скребкового механизма 9. Пакет электродов электрокоагулятора-флотатора состоит из инертных пластин 10, установленных между железными анодами 11 и снабженных устройством для электроподогрева 12 в виде спиралей и установленных с обеих сторон чередующихся по вертикали алюминиевых катодов 13 и анодов 14. Уста- ; с S (/)

гидродинамический режим обеспечивает 5 электродной камеры также исключает

40

поочередный и быстрый подвод ионов к чередуюш;имся по вертикали катодам и анодам, что повьш1ает эффект очистки от ионов, а также .увеличива- , ет количество ионов хрома (VI), восстанавливаемых атомарным водородом, в результате чего сокращается расход анодно-растворимого железа по сравнению с прототипом на 52%.

Подогрев алюминиевых катодов и анодов интенсифицирует процесс анодного окисления и катодного восстановления ионов являющимися загрязнениями, способствует их переводу в нерастворимое состояние, в результате эффект очистки от сульфат- и хлорид- ионов достигает соответственно 28-и 45%. Одновременно происходит частичное восстановление ионов хрома (VI),подогретым газообразным водородом, что gg дополнительно уменьшает расход железа. Кроме того, при подогреве электродов начинает растворяться с выходом по току до 50%, алюминиевый катод. Это

возможность циркуляции части сточной воды, насыщенной гидроксидами металлов, что предотвращает пере- расход материала электродов.

Снабжение электрокоагулятора-фл татора пластиной, выполненной с юб кой и вертикальным патрубком, и установленной в электродной камере на 45 пакетом электродов с уклоном 15- 25 в сторону перегородки так, что горизонтальная проекция пластины пе рекрывает периметр пакета электродов, а юбка образует со стенками камеры каналы, обеспечивает отделение и отвод в атмосферу крупных пу- зьфьков газов. Это- предотвращает разрушение во флотационной камере хлопьев коагулянта, унос и-коалис- ценщто мелких пузьфьков газов. В ре зультате уменьшается остаточное содержание ионов железа на 21% и снижается влажность флотационного шлама на 4-5%.

50

0

g

возможность циркуляции части сточной воды, насыщенной гидроксидами металлов, что предотвращает пере- расход материала электродов.

Снабжение электрокоагулятора-фло- татора пластиной, выполненной с юбкой и вертикальным патрубком, и установленной в электродной камере над 5 пакетом электродов с уклоном 15- 25 в сторону перегородки так, что горизонтальная проекция пластины перекрывает периметр пакета электродов, а юбка образует со стенками камеры каналы, обеспечивает отделение и отвод в атмосферу крупных пу- зьфьков газов. Это- предотвращает разрушение во флотационной камере хлопьев коагулянта, унос и-коалис- ценщто мелких пузьфьков газов. В результате уменьшается остаточное содержание ионов железа на 21% и снижается влажность флотационного шлама на 4-5%.

0

Кроме того, по сравнению с известным увеличивается на 25% производительность предлагаемого электрокоагулятора-флотатора, что достигается за счет исключения рециркуляции очищенной воды и более высокого эффекта очистки, не требующего более длительного вьщерживания в сепарационной камере.

Пример . Испытания проводят с использованием одной и той же модели электрокоагулятора-флотатора, площадь поперечного сечения которого равна 1 дм.

Электроды известного электрокоагулятора-флотатора выполнены следующим образом: катод - из листовой стали размером 70 х АЗО мм, установленный между двумя конгруэнтными анодами, один из которых выполнен полностью из стального листа, а второй частично из стального листа и подсоединенного к шему алюминиевого листа размером 70 х 170 мм.

В процессе испытаний известного электрокоагулятора-флотатора обеспечивается рециркуляция части (10%) очищенной воды в нижнюю часть электродной камеры, что предотвращает пассивацию стальных анодов.

Электроды электрокоагулятора-флотатора выполнены из 12-ти алюминиевых пластин (6 анодов, 6 катодов) размером 30 х 67,5 мм, установленных по обе стороны Керамической пластины с герметичной полостью, в которую помещен электронагреватель. Керамическая пластина с алюминиевыми электродами установлена между двумя стальными анодами размером 30 х 420 мм.

Испытания проводят с искусственно приготовленными на водопроводной воде растворами, содержащими хромовую кислоту, сульфаты никеля, меди, цинка, и величиной рН 6,8.

Результаты испытаний представлены в тaбл 1,2.

Как следует из табл. 1 и 2, предлагаемый электрокоагулятор-флотатор позволяет увеличить степень очистки сточных вод гальванических производств от ионов шестивалентного хрома и ионов тяжелых металлов, сократить расход анодно-растворимого же- леза и снизить влажность флотадаон- ного пшама.

15ормула изобретения

Аппарат для очистки сточных вод

от ионов шестивалентногр хромд и ионов тяжелых металлов, содержащий корпус, разделенный перегородками на электродную камеру с пакетом вертикально расположенных электродов,

5 флотационную, пшамовую и выпускную камеры для удаления пены, патрубок ввода, размещенный в электродной камере, и патрубок вьтода, размещенный в выпускной камере, о т л и ч а ю 0 щ и и с я тем, что, с .целью повы- щения степени очистки от ионов тяжелых металлов, сокращения расхода материала электродов, повьшения производительности и снижения влажности фло5 тационного шлама, пакет электродов выполнен из двух железных пластин, .подключенных тс положительному полюсу источника тока, между Которыми расположен электрод, .вьтолненный из диэ0 лектрического материала и снабженный нагревательным устройством, причем на наружной поверхности электрода расположены чередующиеся по . вертикали алкя4иниевые катодные и анодные участки и пакет установлен в нижней части электродной камеры вплотную к перегородке и боковым стенкам с зазорами между днищем и.стенкой, в которой размещен патрубок ввода, при0 чем патрубок ввода расположен еоос- но горизонтальной оси симметрии пакета электродов, аппарат дополнительно снабжен.пластиной,выпрлненной с юбкой и вертикальным патрубком и 45 тановленной наклоннр в электродной камере над пакетом электродов, причем угол, наклона составляет 15-25 относительно горизонтали с уклоном в сторону перегородки так, что гори50 зонтальная проекция пластины перекрывает периметр пакета электродов, а юбка образует со стенками камеры каналы.

35

ый

ст

1 2 3

4 5 6

50

50

50

50

50

40

9,8 8,5 7.6 6,5 13,0 10,4

Расход Fe,

кг/кг: Сг

Концентрация компонентов,.мг/л

Сг «

Сг9 Zn2+ Cu2 N12

50j,0 ,0

0,0 0,,0

,0

0,0 0,,4

,0

0,0 0,,0

50j,0 .0

0,0 0,,0

.0

0,0 0,,0

50j,0 .0

0,0 0,,0

Т а б л и ц а 1

8,0 7,0 6.3 5,5 8,0 4,4

О

20 30 50

О

О

1,57

2,19

2,46

3,21

4,68

89,8

90,5

90,8

91,0

96,0

Т а б л и ц а 2

Fe

С Г

SO i12j 00,0

0,5

0,0

. 0,0

0,0

0,0

lOj O159

0,0о7з

0,3О7з

20 0130

0,0575

7

0,057

10j O310

o,T27

lOj O310

o,oT74

41 32

41 30

41 27

41 23

41 40

41

40

560 467

606 5T4

606 473

606 435

560 553

560 550