Реактор для очистки сточных вод от соединений шестивалентного хрома Советский патент 1982 года по МПК C02F1/70 C02F1/70 C02F101/22 C02F103/14 C02F103/16 

(5) РЕАКТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ СОЕДИНЕНИЙ ШЕСТИР.ДЛЕНТНОГО

1

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для очистки промышленных сточных вод от соединений шестивалентного хрома, например для очистки хроиосодержащих сточных вод гальванических цехов, участков крашения хромовыми красителями, и может быть использовано в машиностроительной, радиоэлектронной, текстильно-трикотажной и других отраслях промышленности.

Известно устройство для очистки воды от соединений хрома путем восстановления шестивалентного хрома до трехвалентного, включающее корпус, токопроводящие пластины и стружечные растворимые электроды. При прохождении электрического тока происходит анодное растворение.стружечных электродов, присоединенных к положительному полюсу источника тока. Ионы железа, поступающие в ХРОМА

раствор, являются реагентом для очистки воды J.

Недостатками данного устройства являются его сложность и значительные затраты электроэнергии.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для очистки промышленных сточных

10 вод, от соединений шестивалентного хрома, включающее реактор, состоящий из открытого сверху корпуса, заполненного в нижней части насадкой из стальных обрезков. В верхней

5 части реактора размещены механическая мешалка для перемешивания исходной сточной жидкости с кислотой и датчик контроля величины рН. Очистка вод от соединении шестива- .

лентного хрома заключается в обработке этих сточных вод веществом, содержащим двухвалентное железо, и отделении получившегося осадка. 3Э Хромосодержащие сточные воды подают в верхнюю часть реактора, перемешивают с серной кислотой и затем пропускают через насадку. Под действием кислоты железо насадки растворяется в очищаемую жидкость поступают ионы двухвалентного железа, под действием которых происходит восстановление шестивалентного хрома до трехвалентного. Обезвреженный хромосодержащий поток выводят из реактора и подвергают нейтрализации для образования нерастворимых гидроокисей трехвалентного хрома. Осадок, содержащий трехвалентное железо и гидроокись хрома, удаляют 2. Однако перемешивающее устройство (механическая мешалка) занимает в из вестном реакторе большой объем и не обеспечивает достаточной степени см шения кислоты со сточной водой, что приводит к незначительной степени очистки и интенсивности химических процессов в реакторе, а также к непроизводительным затратам на изго товление и эксплуатацию очистных сооружений. Размещение перемешивающего устройства над насадкой обуславливает движение сточной жидкости в реакторе сверху вниз. Прохождение Жидкости через загрузку сверху вниз препятствует движению вверх молекулярного во дорода в процессе химических реакций в реакторе. Водород адсорбируется на поверхности насадки, уменьшая тем самым активную площадь соприкосновения с обрабатываемой жидкостью. Кроме того, пузырьки водорода, увлекаемые нисходящим потоком жидкости, накапливаются в нижней части реактора в виде газовых пузырей, что умень шает массообмен между жидкостью и на садкой . 8 известном реакторе не предусмот рено приспособление для выделения и улавливания моекулярного водорода из обработанной жидкости, что приводит к снижению интенсивности восстановления шестивалентного хрома и не позволяет утилизировать водород. Известно, что водород в смеси с кислородом воздуха образует взрывоопасную смесь. При использовании известного реактора водород попадает в помещение, что ухудшает условия эксплуатации. Неотделившийся в реакторе водород вместе с обработанной жидкостью транспортируется к другим сооружениям и там при благоприятных условиях может выделиться и создать взрывоопасную ситуацию. Очищаемая сточная жидкость распределяется по сечению реактора неравномерно, поэтому загрузка работает неполным объемом, что приводит к снижению степени очистки и интенсивности процесса восстано вления хрома. Цель изобретения - повышение эффективности использования за счет повышения степени очистки, интенсификации процесса восстановления хрома и улучшения условий экдплуатации. Указанная цель достигается тем, что реактор, содержащий корпус с насадкой из железосодержащего материала, перемешивающее устройство, трубопроводы подачи и отвода воды, снабжен установленными в верхней части корпуса коническими перегородками с отверстиями в центре, образующими канал, внутри которого размещен сужающийся книзу стакан, .закрытый сверху газовым каналом, а перемешивающее устройство расположено под насадкой и выполнено в виде вихревой камеры, разделенной на две части диафрагмой с отверстием и снабженной перфорированными тангенциальными патрубками, при этом трубопровод подачи воды подсоединен тангенциально к верхней части камеры. Перемешивающее устройство, выполненное в виде вихревой камеры с тангенциальными перфорированными патрубками, позволяет интенсифицировать процесс восстановления хрома и повысить степень очистки воды за счет создания вихревого эффекта смешения жидкости с реагентом и равномерного распределения ее по сечению реактора. Расположение его в нижней части корпуса под насадкой позволяет избежать блокирования поверхности насадки образующимися в процессе реакции пузырьками водорода за счет срыва их с поверхности загрузки и интенсификации из подъема восходящим потоком жидкости. Интенсивное смешение жидкости с реагентом и равномерное pacrfpeделение ее по сечению насадки позволяет получить одинаковое по всему сечению рН среды и увеличить коэффициент объемного использования реэктора. Снабжение реактора коническими перегородками с отверстиями в центре обеспечивает эффективное отделение поднимающихся вместе с восходящим п током жидкости газовых пузырьков водорода за счет создания ламинарного потока жидкости в тонком слое, тем самым интенсифицировать процесс удаления хрома. Расположение внутри конических перегородок сужающегося книзу стака на позволяет равномерно распределит воду по коническим перегородкам. На фиг. 1 представлен предлагаемый реактор, продольный разрез; на фиг. 2 - перемешивающее устройст во, вид в плане. Реактор включает цилиндрический корпус 1, заполненный насадкой 2 из железосодержащего материала, например из стальной стружки, перемещающее устройство, выполненное в виде вихревой камеры 3, разделенной на две части диафрагмой Ц с центральным отверстием и снабженной несколь кими тангенциальными перфорированны ми патрубками 5 для равномерного распределения жидкости по сечению насадки 2, конические перегородки 6 установленные одна над другой в верхней части корпуса 1, имеющие от верйтия в центре, образующие центральный канал, в котором размещен сужающийся книзу стакан 7, закрытый сверху газовым колпаком 8, предназн ченным для улавливания выделившегося на конических перегородках 6 мол куляоного водорода. Для подачи сточ ной воды в реактор имеется трубопро вод 9, подсоединенный тангенциально к верхней части вихревой камеры 3, для отвода воды-из реактора предусмо рен водосборный кольцевой лоток 10. На трубопроводе 9 размещен эжектор 11 для дозирования серной кислоты. Для удобства эксплуатации реактор снабжен регулятором 12 уровня жидкости и автоматическими регуляторами 13 и 1 уровня насадки. Предлагаемый реактор работает следующим образом. Хромосодержащую сточную вбду направляют в эжектор 11, куда вводят серную кислоту, затем по трубопроводу 9 подают тангенциально в верхнюю часть вихревой камеры 3 где поток жидкости интенсивно закручивается. При движении жидкости от периферии вихревой камеры 3 к центральному отверстию диафрагмы кинетическая энергия потока резко возрастает, а потенциальная энергия умень 86иается. В области отверстия диафрагмы t наблюдается резкое снижение манометрического давления и интенсивная турбулизация потока, что приводит к интенсивному перемешиванию ,сточной воды с реагентом (серной кислотой). Из верхней части вихревой камеры 3 вода поступает в нижнюю часть и оттуда тангенциально в перфорированные патрубки 5. Тангенциальный вывод воды из вихревой камеры 3 позволяет уменьшить гидравлические потери и равномерно распределить ее . по сечению насадки 2. Далее подкисленная до рН жидкость проходит через насадку 2 снизу вверх и контактирует с железосодержащим материалом (стальной стружкой). Железо насадки 2 вступает в реакцию с серной кйрлотой с образованием ионов двухвалентного железа и молекулярного водородаТе + 211 Под действием ионов двухвалентного железа происходит восстановление шеслилентного хрома до двухвалентного ЗНе - 5е - ЗРе . выделения молекулярного водорода из жидкости ее подают на конические перегородки 6 через стакан 7. Выделенный водород улавливают газовым колпаком 8 и направляют на утилизацию или на сжигание. Обезвреженную от шестивалентного хрома жидкость собирают кольцевым лотком 10 и направляют на нейтрализацию для выделения нерастворимых гидроокисей трехвалентного хрома. I - Загрузку стальной стружки производят через верхний разъем в газовом колпаке 8 по мере ее износа. Контроливание высоты слоя стружки ведется автоматически. Предлагаемый реактор для очистки сточных вод от соединений шестивалентного хрома по сравнению с известными устройствами этого назначения позволяет повысить степень очистки сточных вод от соединений шестивалентного хрома на 0, интенсифицировать процесс вос становления шестиваленТного хрома в 1,6 раза, улучшить уело- ВИЯ эксплуатации за счет исключения проникновения водорода в помещение, где расположен реактор, собрать и

утилизировать выделяющийся в процессе реакций водород.

Формула изобретения

Реактор для очистки сточных вод от соединений шестивалентного хрома аключакидий корпус с насадкой из : елезосодержащего материала, перемешивающее устройство, трубопроводы подачи и отвода воды, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности использования за счет повышения степени очистки, интенсификации процесса восстановления хрома и улучшения условий эксплуатации, он снабжен установленными в верхней части корпуса одна над другой коническими перегородка9373 8

ми с отверстиями в центре, образующими канал, расположенным внутри него сужающимся книзу стаканом, закрытым сверху газовым колпаком,а перемешивающее устройство расположено под насадкой и выполнено в виде вихревой камеры, разделенной на две части диафрагмой с отверстием и снабженной перфорированными тангенциальными патрубками, при этом трубопровод подачи воды подсоединен тангенциально к верхней части вихревой камеры.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

t. Авторское свитедетельство СССР №6Q2kn, кл. С 02 В 9/00, 1976.

2. Патент Великобритании Н°13 5739, кл. С 02 В 1/18, опублик. 197.