Электролизер для очистки воды Советский патент 1992 года по МПК C02F1/463 C02F1/463 C02F101/00 

Изобретение относится к электро-химической очистке природных и сточных вод, в частности к конструкции электролизера с засыпными электродами.

Известен электролизер для очистки сточных вод, содержащий цилиндрический корпус, катод, выполненный в виде полого вертикального цилиндра, установленного вплотную к стенке корпуса, цилиндрическую перфорированную мембрану, установленную коаксиально катоду, заполненную металлической стружкой и снабженную анодным токопроводом, и камеру подачи исходной воды, размещенной в нижней части корпуса, причем анодный токопровод выполнен в виде полого перфорированного

вала, соединенного вала, соединенного с трубопроводом подачи электролита и снабженного приводом вращения с эксцентриком, мембрана снабжена днищем, жестко закрепленным на анодном токопроводе скребками, закрепленными на ее наружной поверхности, и прижимным диском.

Однако данный электролизер не эффективен в процессе своей работы, так как в нем не обеспечивается интенсивность обработки воды без повышения эксплуатацио11ных затрат.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является электролизер для очистки сточных вод, содержащий корпус, соединенный с отрицательным источником тока, перфорированную цилиндрическую кассету, на наружной поверхности которой размещена диафрягма, заполненную стружкой, снабженную токопроводом и соединенную с положительным полюсом источником тока, патрубки подвода и отвода воды, причем корпус размещен горизонтально и установлен с возможностью вращения, перфорированная цилиндрическая кассета, свободно размещена в корпусе, а патрубки подачи и отвода обрабатываемой воды расположены на торц,ах корпуса.

Недостатком данного электролизера является го, что в нем недостаточна интенсивность обработки воды без повышения эксплуатационных затрат, так как в нем не обеспечивается получение алюминийсодержащего реагента без дополнительных затрат электроэнергии. Не обеспечено интенсивное перемешивание воды и полученной массы реагента(анолита и католита) и снижение этой интенсивности по ходу движения воды в корпусе электролизера после ввода основной массы реагента, разной скорости движения частиц, максимального их взаимодействия и различного их заряда, что приводит к значительным затратам на обработку воды и снижает качество этой обработки.

Цель изобретения - повышение производительности и снижение эксплуатационных затрат.

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

Электролизер содержит корпус-катод 1, выполненный из полого металлического цилиндра с торцовыми крышками 2, к которым подсоединены патрубки подачи 3 и отвода 4 обрабатываемой воды. Корпус 1 установлен горизонтально, с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси при помощи привода (на чертежах не показан). Внутри корпуса размещена кассета из токопроводящего материала, соединенная с положительным источником тока, В полости кассеты расположен анодорастворимый материал (например, стружечная загрузка), при этом кассета состоит из перфорированного барабана 6, обтянутого изолирующей диафрагмой 7, И закрыта торцовыми крышками 8. В корпусе 1 коаксиально установлена перфорированная цилиндрическая дополнительная перегородка 9 с диафрагмой 10, закрепленной на внутренней поверхности дополнительной перегородки при помощи вкладышей 11, с упругой рабочей поверхностью (например, армированная стальной проволокой). Причем кассета размещена в полости дополнительной перегородки 9 и снабжена снаружи поперечными упорами 12, расстояние между которыми и диаметр отверстий 13 перфорации увеличивается по мере приближения к патрубку 4

отвода обрабатываемой воды. Упоры 12 на кассете и вкладыши 11 на дополнительной перегородке установлены соосно, кроме того, толщина вкладышей 11 изменяется по их периметру. В полости 14, образованной

0 корпусом 1 и дополнительной перегородкой 9 размещена металлическая стружка 15, например, из амфотерного металла (алюминиесодержащая стружка и т. д.). При этом между дополнительной перегородкой 9 и

5 водопроницаемой поверхностью кассеты образуется проточная камера 16. Перфорированная цилиндрическая дополнительная перегородка 9 выполнена токопроводной и соединена через корпус 1 с отрицательным

0 источником тока (на чертежах не показан).

Электролизер работает следующим образом.

Сточная вода через патрубок 3 поступает 8 проточную камеру 16 и, двигаясь вдоль

5 аппарата в межэлектродном зазоре между дополнительной перегородкой 9 и перфорированным барабаном 6 кассеты,отводит через патрубок 4,

Через поры мембраны 7 анодная кассета с металлической стружечной загрузкой 5 заполняется сточной водой, а через поры мембраны 10 заполняется этой водой также полость 14 с алюминийсодержащей загрузкой 15. При наложении электрического тока

5 происходит растворение анододисперсной стружечной загрузки 5 с образованием ионов материала стружки, которые о результате концентрированной диффузии и напряженности электрического поля мигрируют в

0 проточную камеру 16 через диафрагму 10. В полости анодной кассеты происходит образование окислительной среды с низким рН, что приводит также к химической коррозии стружки вследствие повышения активной

5 реакции католита. В катодной полости происходит подщелачивание обрабатываемой жидкости, что приводит к образованию гидроксидов металла, которые через диафрагму 10 мигрируют в крупные хлопья, которые

0 сорбируют загрязнения, находящиеся в воде.

В результате того, что проточная камера 16 содержит гидравлические сопротивления перфорированные упоры 12 и вкладыши

5 11, в ней обеспечивается перемешивание обрабатываемой воды, при этом интенсивность этого процесса уменьшается по ходу движения воды, так как расстояние между элементами 11 и 12 увеличивается-в этом направлении и увеличивается диаметр отверстий 13 перфорации упоров 12. Снабжение упоров 12 перфорацией способствует интенсивности перемешиванил обрабатываемой воды за счет разделения части обрабатываемого потока на отдельные мелкие потоки, скорость которых уменьшается с увеличением диаметра отверстий 13 перфорации.

В результате этого в проточной камере 16, обеспечивается постепенное снижение интенсивности перемешивания, осуществляется ввод основной массы катодных и анодных реакций, в зону интенсивного перемешивания воды, вследствие наличия тем больших скоростей и, соответственно, пониженного гидродинамического давления, что обуславливает подсос с эту зону анолита и католита из непроточных камер.

Для предотвращения слишком интенсивного процесса перемешивания после смешания основной массы коагулянта с водой и обеспечения физико-химических процессов, которые определяют образование крупных быстроосаждающихся хлопьев гидроксидов металлов с извлекаемыми из воды примесями, в направлении выхода воды из проточной камеры 16 уменьшаются гидравлические сопротивления.

Весь процесс обработки жидкости происходит при постоянном вращении электролизера. При вращении его корпуса 1, свободноразмещенная кассета будет вращаться, перекачиваясь на упорах 12 по упругой поверхности вкладышей 11.

Стружка, перемещаясь внутри кассеты и в полости 14. выполняет роль абразива и очищает свою поверхность от пассивирующей пленки, что приводит к ее активной коррозии.

Для создания свободного движения частиц стружки электролизер заполняется на 3/4 объема. При снижении количества стружки в кассете и полости 14, они пополняются новой порцией, соответствующей стружки.

Таким образом, электролизер позволяет повысить производительность и снизить эксплуатационные расходы. Это достигается интенсификацией процессоз коагуляции частиц загрязнений за счет изменения напряженности электрического поля по периметру зоны обработки воды и по длине этой зоны. В зоне обработки жидкости изменяется напряженность электрического поля, обеспечивающего различный заряд частиц дисперсной фазы и приводящего к максимальному количеству столкновений частиц за счет различной скорости их движения, что и способствует повышению эффективности процессов коагуляции и флокуляции

частиц загрязнений. При этом увеличение расстояния между упорами по ходу движения жидкости увеличивает нагрузку на упругие вкладыши, что создает продольные колебания кассеты с частотой и амплитудой колебания, уменьшающейся по ходу движения обрабатываемой воды. Это способствует продольному возвратнопоступательному перемещению загрузки в

кассете и дополнительной очистке ее поверхности от пассивирующей пленки, что приводит к более активной ее коррозии и интенсификации процесса коагулирования загрязнений. Кроме того, при таком расположении упоров по ходу движения жидкости возникает сопутствующий положительный эффект снижения интенсивности перемешивания жидкости, что обеспечивает образование крупных быстрооседающих

хлопьев гидроксидов этого в проточной камере ввод коагулянта снижается по ходу движения воды, вследствие уменьшения его подсоса из непроточных камер, что позволяет вести процесс коагуляции в более экономном режиме работы электролизера за счет более рационального использования коагулянта и уменьшения затрат электроэнергии при его образовании. Снабжение упоров отверстиями, диаметр которых

уменьшается по ходу движения воды тоже направлены на достижение эффекта, описанного выше.

Все это способствует повышению производительности работы электролизера, так

как более высоком расходе воды и уменьшении времени нахождения ее в электролизере обеспечивается заданная степень очистки обрабатываемой воды и снижение при этом расхода электроэнергии.

Сравнительные испытания электролизера производительностью 0,1 показали, что при одном и том же качестве очистки обрабатываемой воды по сравнению с известным электролизером обеспечивает повышение производительности в 1,7 раза и в 1,25 раза сокращение электроэнергии.

Формула изобретения

1. Электролизер для очистки воды,

содержащий горизонтальный цилиндрический корпус, установленный с возможностью вращения и соединенный с отрицательным полюсом источника тока, перфорированную цилиндрическую кассету

из токопроводящего материала, свободно размещенную а корпусе и заполненную металлической стружкой, причс-м на наружной поверхности кассеты размещена диафрагма и кассета, подключена к положительному полюсу источника токь. патрубки подвода и

отвода воды, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и снижения эксплуатационных затрат, электролизер снабжен дополнительно цилиндрической перфорированной перегородкой из токопроводящего материала, коаксиально установленной а корпусе и также соединенной с отрицательным полюсом источника тока, а на внутренней поверхности дополнительной перегородки размещена диафрагма, кассета расположена внутри перегородки и на наружной поверхности кассеты установлены поперечные перфорированные упоры, расстояние между которыми и степень перфорации увеличиваются в

AjM

направлении от патрубка ввода к патрубку вывода, и между дополнительной перегородкой и корпусом размещена металлическая стружка,

52. Электролизер по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения надежности в работе, диафрагма прикреплена к внутренней поверхности дополнительной перегородки вкладышем с упругой

10 рабочей поверхностью, причем вкладыши на перегородке и упоры на кассете расположены соосно.

3. Электролизер поп. 1 и 2, о т л и ч а ющ и и с я тем, что толщина вкладышей изме15 няется по их периметру.

10 Ify

Сущность изобретения: электролизер содержит корпус-катод, выполненный из полого металлического цилиндра с торцовыми крышками, к которым подсоединены патрубки подачи и отвода обрабатываемой воды. Корпус установлен горизонтально с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси. Внутри корпуса расположенакассета из токопроводного материала, соединенная с положительным источником тока. В полости кассеты расположена анодорастворимая загрузка. Кассета состоит из перфорированного барабана, обтянутого изолирующей мембраной, и закрыта торцевыми крышками, В корпусе коаксиаль- но установлена дополнительная цилиндрическая перегородка, с диафрагмой, закрепленной на внутренней поверхности перегородки при помощи вкладышей супругой рабочей поверхностью. Причем кассета размещена в полости перегородки и снабжена снаружи поперечными перфорированными упорами, расстояние между которыми и диаметр отверстий перфорации увеличивается по мере приближения к патрубку отвода обрабатываемой воды. В полости, образованной корпусом и дополнительной перегородкой, размещена алюминийсодер- жащая стружка. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.(Лс