Электролизер для очистки сточных вод Советский патент 1992 года по МПК C02F1/46 

1

Ј

XI XI со О

3

Изобретение относится к устройствам для очистки сточных вод от органических примесей способом электрохимической деструкции и может быть использовано для обезвреживания промышленных сточных вод предприятий текстильной и трикотажной промышленности, бытовой химии, кожевенной и обувной промышленности и др.

Известен электролизер для очистки сточных вод, содержащий вертикально расположенные между изоляционными прокладками пластинчатые электроды, при этом изоляционные прокладки выполнены в виде жесткой рамы, в полости которой установлены каналы для перетока жидкости. Такой электролизер имеет ограниченную производительность, повышенный расход электроэнергии, сложную конструкцию.

Известен также электролизер для очистки сточных вод, состоящий из вертикально установленных пластинчатых электродов, разделенных изолирующими прокладками с перепускными отверстиями в нижней и верхней части. Движение жидкости в этом электролизере производится в вертикальной плоскости, что является причиной значительных гидравлических сопротивлений и больших расходов электроэнергии.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является электролизер для очистки сточных вод, состоящий из вертикально расположенных между U-образных изоляционных прокладок перфорированных пластинчатых электродов, куполообразной крышки и содержащий патрубки для подачи исходной воды и отвода очищенной воды и выделяющихся при электролизе газов, при этом перепускные отверстия расположены в правой части одного из электродов и левой части соседнего электрода.

Движение очищенной жидкости в этом электролизере производится зигзагообразно в горизонтальной плоскости при ее перетекании через отверстия в электродах.

Для таких аппаратов скорость движения жидкости в межэлектродном пространстве обычно мала и не превышает нескольких сантиметров в секунду. Это обусловливает ламинарный режим движения в виде параллельно-струйчатого потока без его перемешивания, что снижает интенсивность растворения окислительных газов в обрабатываемой воде и уменьшает степень очистки воды от органических примесей.

С другой стороны в электролизере, принятым за прототип, имеет место выделение вредных газов, о основном водорода, образующихся при электролизэ обрабатыпаемой жидкости. Указанные газы ухудшают санитарное состояние производственных помещений, где находятся электролизеры. Целью изобретения является повышение степени очистки сточных вод и повыше- ние экологической безопасности устройства за счет утилизации выделяющихся при электролизе вредных газов. Указанная цель достигается тем, что в

0 электролизере для очистки сточных вод, состоящем из вертикально установленных между U-образных изоляционных прокладок перфорированных пластинчатых электродов, куполообразной крышки и

5 содержащем патрубки для подачи исходной воды, отвода очищенной воды, к днищу электролизера в межзлектродных пространствах примыкают патрубки, соединенные с замкнутой вертикальной камерой,

0 верхняя часть которой соединена патрубком с обратным клапаном с крышкой электролизера, при этом в крышке вертикальной камеры установлена запальная свеча, соединенная с генератором импульсов тока.

5 При таком выполнении заявленного устройства создается пульсационное движение обрабатываемой жидкости за счет периодического осуществления взрывов выделяющихся при электролизе газов в вер0 хней части вертикальной камеры, соединенной патрубками с электролитическими ячейками. Периодическое движение жидкости сопровождается турбулизацией потока в межэлектродном пространстве и интен5 сивным его перемешиванием, что способствует лучшему растворению окислительных газов в обрабатываемой воде и повышению степени ее очистки от органических примесей. Выделяющиеся при электролизе воды

0 газы при их взрыве вновь образуют дистиллированную воду, при этом заявленное устройство является замкнутой системой, исключающей выход газообразных продуктов электролиза за ее пределы. Благодаря

5 этому при эксплуатации заявленного электролизера повышается его экологическая безопасность, поддерживается нормальное санитарное состояние производственных помещений.

0

В данном устройстве вертикальная цилиндрическая камера с запальной свечой обеспечивает интенсивное растворение окислительных газов в обрабатываемой

5 жидкости и эффективную ее очистку от органических примесей.

На. фиг. 1 представлен предлагаемый электролизер, продольный разрез: на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Аппарат состоит из электролизных ячеек 1, ограниченных вертикально расположенными электродами 2, которые разделены изолирующими прокладками 3, имеющими U-образную форму. К крайним электродам 2, выполняющим роль катодов снизу примыкает патрубок 4 для подачи исходной жидкости и патрубок 5 для отвода очищенной жидкости. Электроды 2 соединены шинами б с токопроводами 7, выведенными к источнику постоянного тока. Все электроды 2 имеют в одной из боковых частей отверстия 8 для перепуска обрабатываемой жидкости и с изолирующими прокладками 3 собраны в единый пакет посредством шпилек, пропущенных через отверстия 9. Сверху электролизер закрыт посредством фланцев и болтов куполообразной крышкой 10. В этом аппарате катоды выполнены из конструкционной стали СтЗ, аноды - из титановых листов с активным покрытием из двуокиси рутения ОРТА или других материалов.

К каждой ячейке снизу примыкают патрубки 11, выведенные к замкнутой вертикальной колонне 12, в крышке которой установлена запальная свеча, соединенная с генератором импульсного тока /бобиной зажигания, катушкой Румкорфа и т.п./ /не показан/. Верхняя часть колонны 12 сообщается с полостью крышки 10 патрубком 14 с обратным клапаном 15.

Работает электролизер следующим образом. Исходная вода смешивается с поваренной солью и в виде слабоконцентрированного раствора хлористого натрия поступает через патрубок 4 в первую ячейку и движется справа налево, затем через отверстия 8 в электроде 2 попадает во вторую ячейку, далее в третью и так далее. Таким образом в аппарате создается зигзагообразное движение обрабатываемой жидкости в горизонтальной плоскости. Обработанная вода выводится из аппарата через патрубок 5.

При электролизе исходной воды с незначительным содержанием поваренной соли /хлоридного раствора/ из нее выделяется активный хлор, который смешивается с исходным раствором и окисляет содержащиеся в нем органические примеси. Кроме этого электролиз воды сопровождается ее разложением на кислород и водород. Газообразные продукты электролиза в виде пузырьков поднимаются вверх и заполняют полость крышки 10. Отсюда взрывчатая сМесь кислорода и водорода /гремучий газ/ поступает через патрубок 14 в верхнюю не заполненную водой замкнутую часть вертикальной колонны 12 и заполняет ее. При подаче импульса тока на запяльную свечу 13

смесь кислорода и водорода взрывается, и под действием давления, сопровождающего взрыв и превышающего начальное приблизительно в 10 раз, столб воды в колонне

5 12 отжимается вниз и вытесняется через патрубок 11 в электролитические ячейки 1. В этот момент в ячейках 1 возникают направленные вверх высокоскоростные турбу- лентные потоки воды, которые

0 сопровождаются интенсивным вихреобразованием, что способствует интенсификации процесса растворения активного хлора, выделяющего при электролизе хлоридного раствора.

5После взрыва в верхней полости колонны 12 возникает закуум, что вызывает обратное /сверху вниз/ высоскоростное турбулентное движение воды в электролитических ячейках и также способствует луч0 шему растворению активного хлора. В то же время при взрыве газовой смеси уровень обрабатываемой жидкости в электролизере повышается, что приводит к сжатию находящейся в полости крышки 10 смеси кислоро5 да и водорода. Под действием повышенного давления газовой смеси в полости крышки 10 и вакуума в колонне 12 гремучий газ устремляется во взрывную камеру и вновь ее заполняет, после чего при создании искро0 вого разряда в запальной свече 13 производится следующий сзрыв газовой смеси.

Частота воспроизведения взрывов гремучего газа зависит от количества электродов, силы тока, величины межэлектродного

5 промежутка, свойств обрабатываемой жидкости и других факторов, подбирается опытным путем и обычно составляет 0,1-0,2 Гц /1 взрыв в 5-10 с/.

Аппарат испытывался при очистке сточ0 ных вод красильного цеха текстильно-галан- терейной фабрики. Исходная вода содержала анилиновый краситель и имела следующие показатели: ХПК 400-500 мг/л,

ПАВ 20-30 мг/л. Одновременно на этой же 5 воде испытывался аппарат, принятый за

прототип. В электролизерах были использованы аноды ОРТА, в исходную воду добавляли хлористый натрий из расчета 3 г/л. Расход воды через электролизеры был по0 стоянным и составлял 0,5 л/мин. В заявленном аппарате электролитические ячейки размером 140 х 140 х 10 мм были соединены патрубками диаметром 10 мм с вертикальной колонной прямоугольного сечения, име5 ющего размеры 300 х 100 мм, в крышке которой была установлена автомобильная свеча зажигания, питающая от бобины зажигания напряжением 30 кВ. Верхняя замкнутая часть колонны /взрывная камера/ сообщалась патрубком диаметром 12 мм с

обратным клапаном с полостью крышки электролизера размером 140 х 230 х 100 мм. При проведении испытаний достаточно устойчивые взрывы водородно-кислородной смеси воспроизводились через каждые 8- 10 с. Было проведено 4 серии опытов при различных плотностях тока. Результаты усредненных экспериментов в каждой серии опытов при использовании данного аппарата /I вариант/ и аппарата, принятого за прототип /II вариант/ приведены в таблице.

Таким образом данный электролизер обеспечивает более глубокую очистку сточных вод от органических примесей за счет турбулизации потока жидкости в электролитических ячейках, создаваемой пульсацион- ным режимом работы аппарата. При эксплуатации аппарата выделяющиеся при электролизе газы не поступают в производственные помещения, а утилизируются в создающие пульсационный режим работы

взрывы газовой смеси, что делает аппарат экологически безопасным.

Формула изобретения Электролизер для очистки сточных вод,

содержащий вертикально установленные перфорированные электроды, разделенные U-образными прокладками, куполообразную крышку и патрубки для подвода и отвода воды, отличающийся тем, что, с

целью повышения степени очистки и экологической безопасности за счет утилизации электролизных газов, в нижней части межэлектродных пространств установлены патрубки, электролизер снабжен замкнутой

вертикальной колонной, верхняя часть которой соединена патрубком с обратным клапаном с крышкой электролизера, нижняя часть колонны соединена с патрубками, вставленными в межэлектродных пространствах, и в верхней части колонны установлена запальная свеча, соединенная с генератором импульсов, тока.

Использование: очистка красильно-от- делочных сточных вод текстильного производства. Сущность изобретения: электролизер для очистки сточных вод состоит из перфорированных пластинчатых электродов, разделенных V-образными изолирующими прокладками и снабжен патрубком для подачи исходной жидкости и патрубком для отвода очищенной жидкости и крышкой. К каждой электролизной ячейке снизу примыкают патрубки, выведенные к нижней части замкнутой вертикальной колонны, в крышке которой установлена запальная свеча, соединенная с генератором импульсов тока. Верхняя часть колонны сообщается с полостью крышки 10 посредством патрубка 14 с обратным клапаном 15. 3 ил., 1 табл. С

ft S - S