Электрофлотокоагулятор Советский патент 1983 года по МПК C02F1/46 C02F1/463 C02F1/465 C02F103/34 C02F103/36 

(54 ) ЭЛЕКТРОФЛОТОКОАГУЛЯТОР

Изобретение относится к очистке жидкостей электрохимическими методами и может быть использовано, при очистке технологических растворов и сточных вод в химической, металлур гической , коксохимической и друтах отраслях пpo вlIlшeннocти. Известен эле строфлотатор для очис ки жидкостей с горизонтальным распол жением электродов, укрепленньис радигшьно на токоподводе, который распол жён по оси флотокамеры, Электрофло- t татор гфедставляет собой цилиндр (или изготозвлен в Форме трапеции) , высота KOTOPOI4J в 2-5 раз превышает эффективный диаметр, а днище аппарата дополнительно выполняет функцию отрицательного электрода, образуя буферную зону, предотвргицающую унос . флокул с потоком раствора. Верх корпуса аппарата совмещен с приспособле нием для удаления сфлотированных при месей. Общее количество катодов отно сится к количеству анодов как 3:2.. При этом катоды из углерода распояогаются над анодс1ми и занимают большую часть аппарата по высоте. Элект трофлотатор снабжен патрубками гу1я .ввода и вывода жидкости с регулируюп мИ запорными приспособлениями и распределиТельным питаюй 1м устройством для подачи исходного раствора. Движение жидкости осуществляется сверху вниз в противотоке к восходящему потоку газовых пузырьков, получаемых электролитическим путем 13. Недостатком этого устройства является то, что из-за горизонтального расположения электродов, занимакнцих большую часть периметра флотокамеры, создается сопротивление движущемуся потоку жидкости, возрастает газоиаполнение жидкости, которое приводит к росту ее оптического сопротивления. Кроме того, из-за горизонтального расположения электродов создается повышенная опасность засорения их рабочей поверхности. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является электрофлотокоагуляционный аппарат, состоящий из горизонтальных последовательно расположенных пяти секций. Первая секция - приемная, вторая - электродная с набором вертикально расположенных растворимых{алюминиевых или железных пластин ). Третья и четвертая секция содержатiгоризонтально расположенные электроды: графитовый анод и проволочный катод. Пятая секция служит для отделения волы от продуктов электрофлотокОагуляции. Секции отделены друг от друга перегородками так, что вода совершает зигзагообразный путь. Электроды (как растворимые, так и нерастворимые ) подключены к источнику постоянного тока 21. Однако конструкция аппарата не позволяет изменять при необходимости последовательность операций обработки, что приводит к повышенным энергозатратам. Отсутствие секции электроокисления ;не позволяет проводить электроокисление - восстановление органических примесей. Установка вер тикальных пластин не позволяет достигать высокой производительности, и кроме того, они вызывают разрушение пены потоком жидкости, что значитель но ухудшает качество очистки. Целью изобретения является повышение производительности, степени очистки и снижения энергозатрат. Для достижения поставленной цели в электрофлотокоагуляторе, содержаще корпус, разделенный на секции с размещенными в них растворимыми и неpacTBopHNfijj w электродами, отстойник патрубки ввода и вывода, корпус элек трофлотокоагулятора выполнен по край ней мере из двух отдельных секций, установленных друг над другом с размещенными в них вертикально блоками автономных электродов, причем плоскости их в соседних секциях параллел но пересекающиеся, и каждаясекция дополнительно содержит сетчатый эле трод, размещенный под блоком вертикальных электродов горизонтально и подключенный к отрицательному полюсу автономного источника тока, а патрубок ввода расположен вверх корпус патрубок вывода - снизу. Кроме того плоскости электродов в соседних сек циях пересекаются под углом 45-90°. В нижней секции размещен распредели тель подачи газа. На фиг. 1 изображен схематично электрофлотокоагулятор, общий вид; на фиг. 2 - узел I на фиг. Ij на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1} на фиг. 4 - схема электродной cиcтe ы в электрофлотокоагуляторе; на фиг. вариант установления дополнительног электрода в плоскости соединения блоков. Корпус электрофлотокоагулятора выполнен в виде отдельных соединенных между собой вертикально секций 1-5 (фиг. 1) и соединенное с верхней секцией 1 корпуса электрофлотокоагулятора приспособление б для удаления сфлотированных примесей. В качестве приспособления б может быть использована, например, емкость с лопастной мешалкой 7 или : скребками. Каждая из секций 1-5 выполнена в виде цилиндрической царги или прямоугольной в сечении формы. Высота собранного корпуса электрофлотокоагулятора в 2-5 раз превышает его эффективнь дисьметр или ширину прямоугольного сечения. Между верхней и нижней секциями электрофлотокоагулятора устанавливают одну или более секций в зависимости от свойств очищаемой жидкости и характера примесей. Каждая из секций 1-5снабжена двумя патрубками 8 для токоподводов и фланцами. 9 с отверстиями для быстроразъемных болтовых соединений 10 (см. фиг. 2 ).Установленные в секциях 1-5 блоки электродов 11, выполненные в виде перфорированных пластин или сеток, установлены в корпусе секции вертиксшьно. В зависимости от природы примесей электроды изготавливаются из угля, графита, железа, алюминия, никеля или окисно-металлические и др. Межэлектродное расстояние составляет 5-25 мм. Секции 1-5 устанавливают одну относительно другой таким образом, что плоскости электродов 11 нижеустановленного блока развернуты под углом 45-90° относительно электродов 11 вышеустановленного блока. В результате такой установки блоков электродная система в аппарате образует распределительную решетку-успокоитель (фиг. 4). В каждой секции 1-5 в нижней части под электродами 11 установлен в горизонтальной плоскости дополнительный электрод 12, который выполняют в виде сетки или перфорированной пластины с относительно большими перфорациями. Для установки блока электродов 11 каждая секция 1-5 имеет в нижней части внутренний буртик 1. Внутренняя часть секций 1-5 покрыта диэлектрическим материалом. На буртик 13 укладывают дополнительный электрод 12, на которнлй укладагаают изолирующее кольцо 14. На кольцо 14 устанавливгиот с закреплением блоки электродов 11 (фиг. 2 ). Возможна установка дополнительного электрода 12 в плоскости соединения секций 1-5, что предпочтительно. В таком случае дополнительный электрод .12 укладывают между изолирукядим и уплотняющими прокладками 15 и 16. Дополнительный электрод 12 подключают к отрицательному полюсу автономного источника тока может являться как токоподвод и выполнять функцию несущей основы для электродов (см. фиг. 5). В верхней секции 1 установлено питанзщее устройство 17,- например труба, соединенная с патрубком 18, который посредством трубопровода с венти5. лём 19 соединен с системой подачи в электрофотокоагулятор обрабатываемой жидкости. Верх секции 1 может быть открытым или снабжен крышкой 20 с патрубком 21для отвода газа, а в корпусе секции 1 имеется паргилдельное окно, выполненные выше питающего устройства 17. Переливное окно снабжено снаружи корпуса секции лотком для отвода пены, а выход лотка соединен приспособлением для удаления сфлотированных примесей. Отвод сфлотирова ных примесей и секции 1 может осуществляться также переливом через его верхнюю кромку. В этом случае снаружи секции I крепится обечайка 22(кожух), образуя емкость б для сбора примесей, которые удгшяются с поверхности жидкости, например, мешалкой 7 через лоток 23. Нижняя секция 5 выполнена с отСто НИКОМ 24, дните которого может быть выполнено конусным и в нижней части снабжено патрубком с регулируемой задвижкой 25 для вывода шалама из аппарата. В верхней части отстойника 24 установлен соединенный с компрессором (не показан ) распределитель 26 подачи газа, например, воздуха. Отстойник 24 снабжен патрубком 27 вывода обработанной жидкости иэ электрофлотокоагулятора. Выходное -отверс тие 28 патрубка 27 вывода жидкости расположено не ниже 1/3 высоты электрофлотркоагулятора. К патрубку 27 через вентиль 29 подсоединен трубопровод отвода обработанной жидкости. Электрофлотокоагулятор работает: следующим образом. Подлежащую очистке сточную воду или иную жидкость через вентиль 19 подают- в питакяцее устройство 17, по редствомкоторого вода равномерно рас пределяется по всему сечению верхней секции 1 и далее попадает в межэл ктродное пространство. Образующаяся пена удаляется через переливное окно или верхнюю кромку секции 1 мешалкой 7 в приспособление 6 для удаления сфлотированных загрязнякадах воду веществ и из него каводится через лоток 23. Осаждакициеся загрязняющие ве щества в отстойнике 24 выводятся через патрубок с регулируемой задвижкой 25 Обработанная вода через патрубок 27 выводится из электрофлотокоагулятора При необходимости интенсифицировать флотацию в аппарат подают сжатый воздух через распределитель 26, Комбинируя секциями 1-5 с различшдает блоками электродов в одной сбор ке аппарата можно в зависшлхзти от .загрязненности подвергать сточную воду или иную жидкость различньш видами обработки. Наример, установив в верхней секции 1:электроды из гра8фита, можно провести предварительно электрофоретическую активацию взвешенных загрязняющих веществ, в секции 2 - коагулирование загрязняющих , веществ с использованием растворимых электродов из железа или алюминия, в секции 3 и 4 - электррфлотацию, электроокисление-восстановление, для чего электроды в этих секциях изготавливают из графита или татана с металлоксидны «х покрытием или др. Число секций, а также их комбинация могут быть и иными. Пример 1. При электрофлотационной очистке сточной воды ваку умкарбонатной сероочистки, содержащей 0,5 г/л взвешенных и эмульгированных органических веществ (смолы, масла, нафталин) , в аппарате с 3 секциями за 1 мин достигнуто практически полное их удаление. В ходе дальнейшей электрообработки сточной воды окисляются солевые вещества (роданид 95 г/л и др.) и в результате этого вода по качеству соответствует требованиям технологического режима сероочистки и может быть возвращена для повторного использования. При sTcavi использовался 3-х секционный аппарат с графитовыми электродами. В вёрхнеи секции поддерживают плотность тока в пределах 80-100 А/м во 2-й и 3-й соответственно 500 и 3000 А/м. Температура обрабатываемой воды 50-60 С, а общее время обработки составляло 20 мкн. Пример 2. В этом же электрофлотокоагуляторе была проведена очистка сточной воды мышьяково-содовой сероочистки. При этом плотность тока поддерживают в следующих пределах (А/м 2) ; i секция - 150 2 300; 3 - 3500. Общее время обработки 30 мин. После 2-х минутной флотации взвешенные из последукядегр электрохимического окисления солевых загрязняющих веществ (роданид 120 г/л) был получен ксантановодород и полностью регенерированы соединения мьааьяка в виде его окисла. Степень очистки составляет %: от взвешенных 100, роданидов 95-97, соединений мышьяка 99,9. Благодаря таким конструктивным особенностям электрофпотокоагулятора секционному, выполнению корпуса с отдельными блоками электродов с параллельно пересекакядимиск поверхностями и установкой в каждой секции дополнительного сетчатого электрода - обеспечивается повышение эффективности работы аппарата, повышение качества очистки жидкостей и снижение энергозатрат по сравнению с применением известныхаппаратов. Возможно также комбинированное воздействие на очищаемую жидкость, причем характер и последовательность воздействия могут быть изменены. Благодаря тому, что плоскости электродов в соседних секциях пересекаются под углом 45-90° образуется решетка-успокоитель потока жидкости, что обеспечивает более полную и эффективную ее обработку. Установка в нижней секции распределителя газа дает возможность интенсифицировать флотокоагуляцию. Применение данного аппарата позво ет значительно увеличить производительность аппарата при высокой степени очистки и низких энергозатратах Формула изобретения 1. Электрофлотокоагулятор для очистки сточных вод, содержащий корпус, разделенный на секции с размещенными в них растворимыми и нерастворимыми электродами, отстойник, па рубки ввода и вывода очищаемых.вод, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности степени очистки и снижения энергозатрат, корпус выполнен по крайней мере из двух отдельных секций, установленных друг над другом с размещенными в них вертикально блоками автономных электродов, причем плоск.ости их в соседних секциях паргшлельно пересеканяшеся и каждая секция дополнительно содержит сетчатый электрод, размещенный под блоком вертикальных элек1родов горизонтально и подключенный к отрицательному Полюсу автономного источника тока, а патрубок ввода располо(жен вверху корпуса, патрубок вывода снизу, 2.Электрофлотокоагулятор по П.1, отл-и.ч ающий ся тем, что плоскости электродов в соседних секциях пересекаются под углом 45-90. 3.Электрофлотокоагулятор по П.1, отличающийся тем, что в нижней секции размещен распределитель подачи газа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Франции 2137801, кл. С 02 С 1/00, 1972. 2. Электронная обработка материалов , 1966, 4, (10), с. 94-96 (прототип).

А-А

Фг№.3

N:

X

X

N/x/

/

/ N

/

/V

/v

0eff. /