Аппарат для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов Советский патент 1993 года по МПК C02F1/46 

Изрбретение относится к очистке сточных вод предприятий машиностроения и предназначено для обезвреживания электролитов от растворенных форм тяжелых металлов.

Известен аппарат для очистки сточных вод, содержащий вращающийся барабан, в котором расположена смесь алюминиевой и стальной или медной и стальной стружки. Одне ко аппарат не позволяет обрабатывать электролиты с высоким содержанием шестивалентного хрома - более 1 г/л, так как имеет;небольшой уклон барабана - менее 30°. Выделяющиеся в электролит ионы же- леза|вступают во взаимодействие с ионами тяже лых металлов, образуя малорастворимые, гидроксиды. повышается рН среды. Так, сонцентрация твердой фазы резко уве- личи }ается - более 14-28 г/л, происходит

сорбция гидроксидов на стружечной загрузке и пассивация электрохимических процессов, а малый угол наклона не позволяет их уделять.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса очистки.

Поставленная цель достигается тем, что аппарат, содержащий вращающийся барабан, в котором размещены смесь стальной и медной стружки, патрубок ввода очищаемой воды, размещенный на торце барабана и приспособление для отвода обработанной воды, снабжен вертикальной емкостью с коническим днищем; барабан установлен в верхней части емкости под углом 30-45°, таким образом, что часть барабана выступает над емкостью; объем стружки в барабане относится к объему барабана, находящегося в емкости, как 1 :(2-4); патрубок подвода очи ю ю о ю

щенной воды размещен на верхнем торце барабана, а приспособление для отвода жидкости выполнено в виде перфорации на его противоположном торце; емкость дополнительно содержит наклонные перегородки, установленные параллельно барабану и закрепленные на шарнирах на противоположных стенках емкости верхней ее части, одна над другой, с зазором относительно стенки емкости противоположной шарнирам; в нижней части емкости под коническим днищем установлены перфорированные горизонтальные диэлектрические перегородки, пространство между которыми заполнено стальной стружкой, отделенной от боковых стенок емкости вертикальными перфорированными диэлектрическими перегородками; патрубки вывода очищенной воды размещены на боковых стенках емкости между горизонтальными перегородками; на верхней горизонтальной перегородке слоем размещена смесь алюминиевой и стальной стружки, причем размер частиц стружки, размещенной в барабане, на верхней перегородке и между перегородками увеличивается по ходу обрабатываемой воды; емкость дополнительно снабжена циркуляционным контуром с насосом, соединяющим верхнюю часть емко- сти под наклонными перегородками с коническим днищем, которое снабжено также патрубком для отвода шлама.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого аппарата для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов. х

Аппарат состоит из вертикальной емкости с коническим днищем 1, в верхней части которого под углом установлен барабан 14, выступающий над емкостью. На верхнем торце барабана 14 размещены патрубок подвода очищаемой воды 13, а на противоположном торце - перфорированное приспособление для отвода очищенной воды 11.

Вертикальная емкость 1 содержит наклонные перегородки 10, установленные параллельно барабану 14 и закрепленные на шарнирах 2, расположенных на противоположных стенках емкости 1 в верхней ее части, одна под другой с зазором относительно стенки емкости противоположной шарнирам.

В нижней части емкости 1 над коническим днищем установлены перфорированные горизонтальные диэлектрические перегородки 4, пространство между которыми заполнено стальной стружкой 8, отделенной от боковых стенок емкости

вертикальными перфорированными диэлектрическими перегородками 9. На боковых стенках емкости 1 установлены патрубки вывода очищенной воды 7, расположенные

между горизонтальными перегородками 4. На верхней горизонтальной перегородке 4 размещен слой смеси алюминиевой и стальной стружки 3. Верхняя часть емкости 1 под наклонными перегородками 10 соединяется

с коническим днищем, циркуляционным контуром с насосом 6. В коническом днище расположен патрубок для отвода шлама 5, а в барабане 14 размещена стальная и медная стружка 12.

5 Аппарат работает следующим образом. Сточная вода, содержащая ионы тяжелых металлов, поступает по патрубку 13 во вращающийся барабан 14, в нижней части которого расположена смесь медной и

0 стальной стружки 12. Причем, для равномерного распределения стоков в барабане патрубок подвода очищаемой воды 13 размещен в верхнем торце барабана 14, а в противоположном торце приспособление

5 для отвода жидкости 11 выполнено в виде перфорации. Это позволяет обеспечить продолжительный контакт стоков со стружкой в барабане 14 и повысить эффективность очистки. Барабан 14 со стружкой 12 и

0 стоками медленно вращается. При том стружка 12 стали и меди образует гальванопару, что позволяет выделять в раствор стоков ион железа (И), который вступает во взаимодействие с растворенными ионами

5 тяжелых металлов (например с хромом (VI). Эффективность взаимодействия стружки и загрязнений определяет: угол наклона барабана, объем стружки и объем электролита в барабане. При малых или больших углах

0 наклона барабана стружка при вращении барабана не перемешивается, в верхней части накапливается стальная стружка, а в нижней - медная. Это ухудшает процесс очистки. Оптимальное значение угла накло5 на барабана 14 составляет 30-45°.

Существенное значение имеет отношение объема стоков и объема стружки 12 в барабане 14. При малом объеме стоков и большом объеме стружки, стружка под дей0 ствием силы тяжести уплотняется, увеличивается гидродинамическое сопротивление фильтрации стоков, поверхность контакта стружки и стоков уменьшается. Это уменьшает эффективность очистки. При большом

5 объеме стоков и малом объеме стружки поверхность контакта стружки уменьшается, что также снижает эффективность очистки. Л р и м е р 1. Производилась очистка хромсодержащего электролита с концентра- цией хрома (VI) 20 г/л, рЫ среды 1,35, во

вращающемся барабане со стальной и мед- нрй стружкой при массовом соотношении 2:1, время обработки электролита 10 мин. Результаты испытании представлены в табл.1.

: Частично обезвреженные от ионов тяжелых металлов стоки поступают в верхнюю часть вертикальной емкости аппарата 1; где установлены перегородки 10. При э|ом также поступает со стоками и часть нрпрореагировавших частиц железа и меди - наиболее мелкая фракция. В вязи с тем, барабан 14 расположен параллельно в фхней наклонной перегородке 10, непро- гагировавшие частицы меди и железа двигаясь по наклонной перегородке вверх, п зремешиваются при вращении барабана и п эступают на нижнюю наклонную перегодку. Это позволяет увеличить взаимодей- вие частиц железа, что увеличивает эффективность очистки, При этом рН стоков п эвышается на 1,0-1,5 единиц, начинает образовываться твердая фаза гидроксидов тяжелых металлов, которые могут п ссивировать поверхность стружки. Для п эвышения эффективности очистки в вер,ти- гьной емкости установлены горизонталь-ie 4 и вертикальные 9 перфорированные диэлектрические перегородки, между кото- ми расположена стальная стружка 8, а на верхней горизонтальной перегородке раз- мэщен слой смеси алюминиевой и стальной

ружки 3. При этом взаимодействии гальванопары сталь-алюминий в электролит вы-- дзляется дополнительно ион алюминия,

торый стабилизирует значение рН в пределах 1,4-1,8. Это позволяет значительно

-юньшить концентрацию взвешенных веществ в отработанном электролите. Кроме

гоч в электролит выделяется атомарный водород, который вступает в окислительнов

юстановительную реакцию.

Для более полного использования водорода в процессе очистки стоков вертикальная емкость 1 аппарата .содержит нижнюю нпклонную перегородку 10 с шарниром 2, которым можно регулировать угол наклона регородки. Верхняя и нижняя наклонные перегородки 10 установлены параллельно бйрабану на шарнирах 2 с зазором относительно стенки емкости 1 противоположной шарнирам,

| Это объясняется тем, что нижняя на- к/онная перегородка 10 является гидравлическим затвором , который предотвращает попадание водорода в окружающую среду, а через зазоры поступает сточная вода, обеспечивая наиболее продолжительный кёнтакт мелкой стружки неточной воды. Это повышает эффективность очистки.

Кроме этого, между нижней наклонной перегородкой 10 и нижней частью емкости 1 установлен циркуляционный контур с насосом б. Непрорагированный с загрязнениями

водород, ионы железа, алюминия и других металлов перемешивают в корпусе насоса 6 и поступают в нижнюю часть стружки 8, образуя взвешенный слой частиц.

Стальная стружка 8 размещенная между диэлектрическими перегородками 4 и 9 обеспечивает эффективность отделения взвешенных веществ из сточной воды и сбор в- патрубки вывода очищенной воды , Кроме того, это позволяет предотвратить

попадание в о чищенную воду остатков непрореагировавшей стружки, которая выпадает в конической части емкости 1. Размер части стальной и медной стружки 12, размещенной в барабане 14, алюминиевой и

стальной стружки 3, расположенной на перегородке 4 и стальной стружке 8, увеличивается по ходу движения обрабатываемой воды, В противном случае происходит снижение эффективности очистки за счетувели-,

чэния гидравлического сопротивления в слое стружки 8, уменьшения площади контакта в смеси стальной и медной стружки 12. во вращающемся барабане 14. .

В результате электрохимических процессов стальная стружка 8 выделяет в электролит ионы железа, которые реагируют с растворенными ионами тяжелых металлов, рН среды повышается до значений 3-4 в верхней части стружки 11 и пройдя слой

алюминиевой и стальной стружки вновь поступает в циркуляционный контур насоса 6. Происходит циркуляция очищаемой жидкости в емкости 1. Это повышает эффективность очистки.

Другая часть очищенной до заданного эффекта очистки стокив сбрасывается через патрубок 7 на дальнейшую обработку - под-. щелачиванием, отделением твердой фазы гидроксидов тяжелых металлов и обработку

фильтрата.

Стальная стружка 8 отделена от емкости 1 диэлектрическими перфорированными перегородками 4 и 8, которые также являются корзиной для загрузки и выгрузки стружки из реактора. Это позволяет проводить процесс очистки сточной воды при определенных рН стоков в различных зонах аппарата и повысить эффективность очистки. Перегородки 10 благодаря шарнирам 2 могут изменять положение, что позволяет легко производить ремонтные работы при

замене стружки.

В процессе работы реактора стальная стружка 8 разрушается и мелкая фракция

выпадает в нижнюю часть емкости 1. Для удаления мелкой фракции из реактора служит патрубок для отвода шлама 5. Мелкая фракция в основном состоит из мелкосернистой стали, которая загружается во вращающийся барабан 14, где расположена стружка 12. Это позволяет более экономично использовать исходные материалы.

П р и м е р 2. Производилась очистка смеси хром и медьсодержащих электролитов с содержанием хрома (VI) - 20 г/л, меди

0

(II) - 10 г/л, рН 1,1, Результаты испытаний представлены в табл.2.

Описанная конструкция реактора позволяет без существенных изменений модернизировать действующее оборудование гальванических производств- колокольных барабанов, гальванических ванн для проведения предочистки отработанных электролитов. Это позволяет значительно снизить расход материалов, упростит эксплуатацию очистных сооружений и повысить эффективность очистки.

L 1спользованйе: обезвреживание элект- ролигов гальванических производств. Сущность изобретения: Реактор состоит из вращающегося барабана и емкости, содержащих стальную и модную стружку. В реакторе установлены наклонно перегородки, из которых верхняя параллельна вращающемуся барабану, содержащему мелкую стружку, а н ижняя отделяет барабан от емкости, содержащей крупную стружку. Над крупной стружкой размещен слой стальной и алюминиевой стружки, а между нижней наклонной перегородкой и стенкой реактора установлен всасывающий патрубок насоса с напорным патрубком, выходящим под крупную стружку. Причем угол наклона перегородок и барабана составляет 30-45°, а объем стружки относится к объему электролита в барабане как 1:(2-4). 1 ил. (Л С

Формула изобретения Аппарат для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, содержащий барабан, установленный с возможностью вращения, в котором размещена смесь стальной и медной стружки, патрубок ввода очищаемой воды, размещенный на торце барабана, и приспособление для отвода обработанной воды, размещенное на противоположном торце барабана, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки воды, аппарат снабжен вертикальной емкостью с коническим днищем, барабан установлен в верхней части емкости под углом 30-45°/ так, что часть барабана выступает над емкостью, причем объем стружки в барабане относится к объему барабана, находящегося в емкости, как 1:2-4, патрубок подвода очищаемой воды р змещен на вер- хнем торце барабана, а приспособление для отвода жидкости выполнено в виде перфораций на его противоположном торце, емкость дополнительно содержит наклонные перегородки, установленные параллельно барабану и закрепленные на шарнирах на

противоположных стенках емкости верхней ее части, одна под другой с зазором относительно стенки емкости, противоположной шарнирам, в нижней части емкости над коническим днищем установлены перфорированные горизонтальные диэлектрические перегородки, пространство между которыми заполнено стальной стружкой, отделенной от боковых стенок емкости вертикальными перфорированными диэлектрическими перегородками и патрубки вывода очищенной воды размещены на боковых стенках емкости между горизонтальными перегородками, на верхней горизонтальной перегородке слоем размещена смесь алюминиевой и стальной стружки, причем размер частиц стружки, размещенной в барабане на верхней перегородке и между перегородками, увеличивается по ходу обрабатываемой воды, и емкость дополнительно снабжена циркуляционным контуром с насосом, соединяющим верхнюю часть емкости под наклонными перегородками с коническим днищем, которое снабжено патрубками для отвода шлама.

15

Таблица 1

В знаменателе показано значение рН среды во всасывающем патрубке насоса.

Таблица 2