способ очистки природных и сточных вод электрофлотацией. Электрофлотатор для очистки сточных вод

Электрофлотатор

Изобретение относится к физико- химической очистке сточных вод, в частности, от эмульгированных жировых загрязнений, нефтепродуктов и может быть использовано на предприятиях нефтеперерабатывающей, машиностроительной и пищевой промышленности. Электрофлотатор содержит корпус с патрубками для подвода сточной и отвода чистой воды и патрубком для отвода пены, а также размещенные в корпусе анод и катод. Корпус разделен на камеру электрофлотации и камеру доочистки с катализатором вертикальной перегородкой с нижним переливом, в верхней части камеры электрофлотации выделен отсек для сбора водорода, в верхней части камеры доочистки выделен отсек для сбора кислорода, которые снабжены отводящими трубопроводами водорода и кислорода соответственно. Катод и анод расположены перпендикулярно друг другу в камере электрофлотации. Анод имеет форму цилиндра, расположен по вертикальной оси камеры, катод выполнен в виде сетки и расположен ниже анода горизонтально. В нижней части камеры доочистки жестко закреплена газораспределительная решетка с расположенной на ней загрузкой для катализатора. Технический результат - повышение эффективности очистки сточных вод от эмульгированных органических веществ. 1 ил.

Изобретение относится к физико-химической очистке сточных вод, в частности от эмульгированных жировых загрязнений предприятий АПК, нефтепродуктов, и может быть использовано на предприятиях нефтеперерабатывающей, машиностроительной и пищевой промышленности.

Известен аппарат, содержащий камеру флотации с размещенным в ее нижней части блоком электродов, камеру отстаивания, скребковое устройство, устройство для подачи и отвода воды (патент RU 2051117 C1, МПК C02F 1/24, C02F 1/465, опубл. 21.12.1995 г.). Недостатком аппарата является недостаточная степень очистки сточных вод от эмульгированных жировых загрязнений и нефтепродуктов.

Известен электрофлотатор, содержащий корпус с размещенными в нем электродами в виде стальной проволочной сетки, камеру сбора флотационного шлама (патент RU 2102330 C1, МПК C02F 1/465, опубл. 20.01. 1993 г.).

Недостатком электрофлотатора является недостаточная степень очистки сточных вод от эмульгированных жировых загрязнений и нефтепродуктов.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является электрофлотатор, содержащий корпус с патрубками для отвода суспензии и отвода чистой воды, лоток для шлама, размещенные в нижней части корпуса электроды в виде анода и катода, механизм перемещения катода в вертикальном направлении (патент RU 107147 U1, 1/465(2006/01), опубл. 09.03 2011 г.), который принят за прототип.

Недостатком прототипа является недостаточная степень очистки сточных вод от эмульгированных жировых загрязнений и нефтепродуктов.

Задача предлагаемого изобретения заключается в повышении степени очистки сточных вод от эмульгированных органических веществ (жиров, белков, масел, нефтепродуктов).

Технический результат достигается благодаря тому, что электрофлотатор, содержащий корпус с патрубками для подвода сточной и отвода чистой воды, патрубок для отвода пены, размещенные в корпусе анод и катод, в отличие от прототипа, корпус разделен на камеру электрофлотации и камеру доочистки с катализом вертикальной перегородкой с нижним переливом, в верхней части камеры электрофлотации выделен отсек для сбора водорода, в верхней части камеры доочистки выделен отсек для сбора кислорода, которые снабжены отводящими трубопроводами водорода и кислорода соответственно, в камере электрофлотации расположены катод и анод перпендикулярно друг другу, катод имеет форму цилиндра, расположен по вертикальной оси камеры, анод выполнен в виде сетки и расположен под анодом, параллельно основанию камеры, в нижней части камеры доочистки с катализом жестко закреплена решетка для катализатора.

При электролизе воды под действием постоянного тока на электродах образуются пузырьки газа: на катоде - водорода, а на аноде - кислорода. Процесс флотационной очистки сточных вод заключается в соединении пузырьков газа, образовавшихся в результате электролиза воды на электродах, и частиц органических соединений (жира, белка, нефтепродуктов), находящихся в сточных водах во взвешенном состоянии, и последующем флотировании (всплывании) указанных соединений на поверхность воды с образованием пены.

Процесс электролиза, то есть образование пузырьков газа на электродах, зависит от плотности тока. С увеличением плотности тока увеличивается количество пузырьков газа, выделяющегося на электродах и участвующего в процессе флотации частиц органических соединений. С увеличением плотности тока в результате бурного выделения пузырьков газа процесс флотации замедляется. Оптимальным является плотность тока 10-15 мА/см2. Плотность тока регулируется путем изменения величины напряжения на входе выпрямителя при помощи автотрансформатора. В качестве выпрямителя используется ВСА-МБ-К, в качестве автотрансформатора - ЛАТР-1.

Процесс окисления органических соединений усиливает применение катализатора (MnO2), используемого в качестве загрузки в камере доочистки и катализа.

На чертеже представлена схема электрофлотатора.

Электрофлотатор содержит корпус 1 с патрубками для подвода сточной воды 2 и отвода очищенной воды 3, патрубок для отвода пены 4 и размещенные в корпусе 1 анод 5 и катод 6. Корпус разделен на две камеры электрофлотации 7 и доочистки 8 сплошной перегородкой 9 с нижним переливом (переливным отверстием) 10, в камере электрофлотации катод 6 и анод 5 расположены перпендикулярно друг другу. Анод 5 имеет форму цилиндра и расположен по вертикальной оси камеры 7, катод 6 выполнен в виде сетки и расположен горизонтально ниже анода, верхняя часть камеры 7 закрыта сборником водорода 11 с отводящим трубопроводом 12, в нижней части камеры доочистки 8 жестко закреплена газораспределительная решетка 13 с расположенной на ней загрузкой в виде катализатора 14, верхняя часть камеры 8 закрыта сборником кислорода 15 с отводящим трубопроводом 16.

Электрофлотатор работает следующим образом.

Сточная вода через патрубок 2 подается в камеру электрофлотации 7. Включается источник постоянного тока (не показан) и подается напряжение на анод 5 и катод 6. При этом происходит электролиз воды с выделением пузырьков водорода и кислорода. Анод 5, имеющий форму цилиндра, расположен по вертикальной оси камеры, основную роль в процессе флотации частиц выполняют пузырьки, выделяющиеся на его поверхности - это пузырьки кислорода. Пузырьки водорода, поднимаясь вверх, при своем движении увлекают находящиеся в сточных водах во взвешенном состоянии жиры, белки, нефтепродукты.

Таким образом, в камере электрофлотации загрязнения, извлекаемые из стоков, собираются на поверхности воды в виде пены и через патрубок 4 выводятся из корпуса. Водород собирается в сборник 11 и отводится через трубопровод 12.

Далее, недостаточно очищенная сточная вода через нижнее переливное отверстие 10, перегородку 9 переливается в камеру доочистки 8. В камеру доочистки 8 попадают сточные воды с остаточными загрязнениями, насыщенные кислородом. За счет кислорода происходит окисление органических соединений (жиры, белки, нефтепродукты). Эффективность окисления усиливается за счет загрузки в камеру доочистки на решетку 13 катализатора 14 (MnO2) и образования псевдоожиженного слоя за счет направления насыщенных кислородом сточных вод под газораспределительную решетку 13 через переливное отверстие из камеры электрофлотации. Кислород, проходя через камеру доочистки, собирается в сборник 15 и отводится через трубопровод 16, а очищенная вода отводится из корпуса через патрубок 3.

При концентрации в исходной сточной воде следующих загрязнений: белков - 100 мг/л, нефтепродуктов - 30 мг/л, жиров - 80 мг/л, эффективность очистки составляет соответственно 79%, 84%, 92%.

Электрофлотатор, содержащий корпус с патрубками для подвода сточ-ной и отвода чистой воды, патрубок для отвода пены, размещенные в корпусе анод и катод, отличающийся тем, что корпус разделен на камеру электрофло-тации и камеру доочистки с катализатором вертикальной перегородкой с ниж-ним переливом, в верхней части камеры электрофлотации выделен отсек для сбора водорода, в верхней части камеры доочистки выделен отсек для сбора кислорода, которые снабжены отводящими трубопроводами водорода и ки-слорода, соответственно, катод и анод расположены перпендикулярно друг другу в камере электрофлотации, анод имеет форму цилиндра, расположен по вертикальной оси камеры, катод выполнен в виде сетки и расположен ниже анода горизонтально, в нижней части камеры доочистки жестко закреплена га-зораспределительная решетка с расположенной на ней загрузкой для катализа-тора.

www.findpatent.ru

66. Методы отделения твердых отходов из сточных вод: флотация и электрофлотация.

Флотация - относится к физико-химическим методам очистки, процесс молекулярного прилипания частиц флотируемого материала к поверхности раздела двух фаз, обычного газа и жидкости, обусловленный избытком свободной энергии поверхностных пограничных слоев, а также поверхностными явлениями смачивания. Процесс очистки сточных вод, содержащих нефть, нефтепродукты, масла, волокнистые материалы заключается в образовании комплексов “частици-пузырьки“, всплывание этих комплексов, удаление образовавшегося пенного слоя с поверхности жидкости. Необходимо не смачивание или плохое смачивание частиц жидкостью. Способность жидкости к смачиванию является величина поверхностного натяжения ее по границе. Метод пенной флотации применяют для извлечения нерастворенных и частичного снижения концентрации некоторых растворенных веществ. Способы флотационной обработки – флотация с выделением воздуха раствора – с механическим диспергированием воздуха – с подачей воздуха через пористые материалы – электрофлотация – биохимическая и химическая флотация.

Электрофлотация - удаление твердых частиц дисперсной фазы осуществляется путем флотации их пузырьками водорода и кислорода, образующихся в результате электролиза водной части осветляемой жидкости. Катод 2h3O + 2e  h3 + 2OH-. OH- ионы движутся к аноду, где отдают свой заряд с выделением O2. 4OH- – 4e  2h3O + O2.

По сравнению с обычной флотацией пузырьки по размерам на 1 – 2 порядка меньше. Пузырьки – однородны и выделяются в больших количествах.

67. Методы отделения твердых отходов из сточных вод: электрофорез и электроосмос, диализ.

Электрофорез – процесс переноса частиц в электрическом поле. Причина – наличие разноименных зарядов у разных фаз. В результате возникновения электрического поля м/у электродами, благодаря малым размерам частиц дисперсной фазы происходит перенос отрицательно заряженной дисперсной фазы к положительному электроду. Заряд на частицах обусловлен наличием на их поверхности двойного электрического слоя из ионов, возникающего либо в результате избирательной адсорбции одного из ионов электролита, либо за счет ионизации поверхностных молекул вещества.

Электроосмос – процесс переноса жидкости при приложении разности потенциалов ч/з пористую перегородку. Под влиянием электростатического поля по капиллярам перегородки к отрицательно заряженному электроду передвигается положительно заряженная жидкость.

68. Классификация методов и аппаратов для обезвреживания газовых выбросов.

Газообразные отходы:

I. Очистка пылей:

1) сухие методы: а) пылеосадительные камеры; б) пылеуловители инерционные, динамические, вихревые; в) циклоны; г) фильтры: волокнистые, тканевые, зернистые, керамические.

2) мокрые методы: газопромыватели: полые, насадочные, тарельчатые, ударно-инерционного действия, центробежные, скоростные.

3) электрические методы: а) сухие электрофильтры; б) мокрые электрофильтры.

II. Очистка от туманов и брызг:

1) фильтры-туманоуловители;

2) сеточные брызгоуловители.

III. Очистка от газообразных примесей:

1) абсорбционные методы: абсорберы тарельчатые, насадочные, пленочные, распыливающие.

2) адсорбционные методы: адсорберы с неподвижным, движущимся и полуподвижным слоем.

3) каталитические методы очистки: реакторы.

4) термические методы: печи, горелки.

IV. Очистка от парообразных примесей:

1) абсорбционные методы: абсорберы тарельчатые, насадочные, пленочные, распыливающие.

2) адсорбционные методы: адсорберы с неподвижным, движущимся и полуподвижным слоем.

3) каталитические методы очистки: реакторы.

4) термические методы: печи, горелки.

5) конденсационные методы: конденсаторы

studfiles.net

электрофлотатор для очистки сточных вод - патент РФ 2343121

Изобретение относится к электрохимическим методам очистки сточных вод. Электрофлотатор содержит цилиндрическую камеру флотации, блок электродов, камеру отстаивания, устройство для сбора и эвакуации пены, водораспределительное устройство и устройства подачи и отвода воды. Камера флотации имеет в своей средней части сужение, выделенное в ней конфузором и диффузором, и установленный в нем блок электродов чередующейся полярности в виде коаксиальных цилиндрических оболочек. Водораспределительное устройство образовано конфузором и нижней частью камеры флотации с наклонным дном. Устройство подачи воды выполнено в виде патрубка, тангенциально сопрягаемого с нижней частью камеры и сообщенного через регулировочный вентиль с напорным патрубком насоса. Камера отстаивания образована сопряжением нижней части камеры флотации с ее наклонным дном. Устройство отвода воды состоит из отводного патрубка, коаксиального камере флотации, имеющего вверху сливную воронку, оснащенную направляющими лопатками, и сообщенного через регулировочный вентиль с магистралью слива и через запорный вентиль - с всасывающим патрубком насоса. Устройство сбора и эвакуации пены состоит из воздушного коллектора с кольцевым соплом и коническим дефлектором, сообщенного с напорным патрубком вентилятора и регулировочным шибером, и перфорированной головки, сообщенной через циклон с всасывающим патрубком вентилятора. Конструкция электрофлотатора позволяет интенсифицировать процесс очистки, что дает возможность выполнить его компактным, это наряду с простотой устройства и эффективностью работы обеспечивает возможность применения его в системе очистки сточных вод индивидуального потребителя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. электрофлотатор для очистки сточных вод, патент № 2343121

Рисунки к патенту РФ 2343121

Изобретение относится к электрохимическим методам очистки сточных вод и может быть использовано на предприятиях нефтеперерабатывающей, машиностроительной, пищевой отраслей промышленности, а также на очистных сооружениях коттеджных поселков.

Известен электрофлотатор (а.с. №929584, 23.05.1982, C02F 1/46), содержащий корпус, являющийся анодом, выполненный в виде усеченного конуса с днищем, эквидистантный корпусу катод, устройства для ввода и вывода воды и для удаления пены, причем катод снабжен продольными зубьями, а внутренняя поверхность корпуса выполнена ступенчатой.

Недостатком известного устройства является его значительное гидравлическое сопротивление потоку обрабатываемой жидкости, причиной которого являются продольные зубья катода и ступеньки корпуса.

Известен аппарат для электрофлотационной очистки сточных вод (патент №2051117 С1, 27.12.1995, C02F 1/465), содержащий цилиндрическую камеру флотации с размещенным в ее нижней части электродным блоком, камеру отстаивания, скребковое устройство для эвакуации пены в виде пенного желоба, вращающееся водораспределительное устройство, устройства для подачи и отвода воды, причем камера отстаивания выполнена в виде цилиндра, внутри которого размещена коаксиально ему камера флотации, блок электродов выполнен в виде коаксиальных усеченных конусов чередующейся полярности, обращенных меньшим основанием вверх и установленных под углом 10÷30° к вертикальной оси, водораспределительное устройство выполнено в виде сегнерова колеса, снабженного водораспределительными трубами, в верхней части которых размещены сопла под углом 10÷30° к горизонтальной оси, и установленного под блоком электродов.

Недостатками известного аппарата являются:

- сложность конструкции;

- отсутствие регулирующего уровень воды устройства, обеспечивающего точное совпадение слоя пены с траекторией движения скребкового пеногона в случае засорения сопел водораспределительного устройства, ведущего к падению величины расхода очищаемой воды и, как следствие этого, к снижению уровня воды в камере отстаивания в пределах толщины потока воды через край кольцевой перегородки шиберного кармана;

- отсутствие отсоса пены из пенного желоба, что может привести к переполнению последнего в случае попадания в очищаемую воду веществ, увеличивающих стабильность пены, что может значительно снизить естественный отток ее по трубке;

- значительное гидравлическое сопротивление потоку очищаемой воды, оказываемое блоком электродов, поскольку общее перемещение всей массы воды осуществляется по траектории, соответствующей винтовой линии, не совпадающей с направлением стенок усеченных конусов на 10÷30°. Совпадают с направлением стенок только струи воды из сопел;

- разрушение части пены при контакте ее с твердой поверхностью скребкового пеногона, что значительно снижает эффективность работы аппарата.

Известный аппарат наиболее близок по техническим результатам и сути к заявляемому изобретению.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности работы электрофлотатора по очистке сточной воды за счет снижения гидравлического сопротивления электрофлотатора, эффективных сбора и эвакуации пены, увеличения флотационной способности электрофлотатора путем снижения размеров электролизных пузырьков, поддержания уровня воды в заданных пределах, предварительной очистки воды от макроскопических частиц загрязнения и рециркуляции очищаемой воды.

Техническая задача по электрофлотатору для очистки сточных вод, содержащему цилиндрическую камеру флотации, блок электродов, камеру отстаивания, устройство для сбора и эвакуации пены, водораспределительное устройство и устройства подачи и отвода воды, решается согласно изобретению тем, что камера флотации имеет в своей средней части сужение, выделенное в ней конфузором и диффузором, и установленный в нем блок электродов чередующейся полярности в виде коаксиальных цилиндрических оболочек, водораспределительное устройство образовано конфузором и нижней частью камеры с наклонным дном, устройство для подачи воды состоит патрубка, тангенциально сопрягаемого с нижней частью камеры флотации, сообщенного через регулировочный вентиль с напорным патрубком насоса, камера отстаивания образована сопряжением нижней части камеры флотации с ее наклонным дном, устройство для отвода воды состоит из отводного патрубка, коаксиального камере флотации, имеющего в верху сливную воронку, оснащенную направляющими лопатками, и сообщенного через регулирующий вентиль с магистралью слива и через запорный вентиль с всасывающим патрубком насоса, устройство сбора и эвакуации пены состоит из воздушного коллектора с кольцевым соплом и коническим дефлектором, сообщенного с напорным патрубком вентилятора и регулировочным шибером, и перфорированной всасывающей головки, сообщенной через циклон с всасывающим патрубком вентилятора, а также решается тем, что электрофлотатор включает регулятор уровня воды, состоящий из прямого колена, тангенциально сопрягаемого со входом диффузора, на вертикальном звене которого посажен с возможностью осевого перемещения сливной затвор, связанный системой тросов со шкивами, включающей балансир и обратный полиспаст, с кольцевым поплавком, и сборной воронки, которая вместе с кольцевым переливным карманом по верху камеры флотации сообщена через поплавковый клапан с всасывающим патрубком насоса.

Сущность изобретения поясняется чертежами: Фиг.1 - схема флотатора; Фиг.2 - Вид А; Фиг.3 - сечение Б-Б; Фиг.4 - сечение В-В.

Электрофлотатор для очистки сточных вод состоит из цилиндрической камеры 1 флотации с сужением 2 в ее средней части 3, выделенным в камере 1 с помощью конфузора 4 и диффузора 5. В сужении 2 установлен блок 6 электродов чередующейся полярности из коаксиальных цилиндрических оболочек 7. Конфузор 4 вместе с нижней частью 8 камеры 1 образуют водораспределительное устройство 9. Нижняя часть 8 имеет наклонное дно, в сопряжении с которым она образует камеру 10 отстаивания с краном 11 для слива загрязнений. Устройство подачи воды 12 состоит из патрубка 13, тангенциально сопрягаемого с нижней частью 8 камеры 1, сообщенного через регулировочный вентиль 14 с напорным патрубком насоса 15. Устройство 16 для отвода воды включает отводной патрубок 17, коаксиальный камере 1, имеющий на верху сливную воронку 18 с направляющими лопатками 19. Отводной патрубок 17 сообщен через регулировочный вентиль 20 с магистралью 21 слива и всасывающим патрубком насоса 15. Насос 15 сообщен с магистралью 22 подачи воды на очистку. Устройство 23 для сбора и эвакуации пены состоит из воздушного коллектора 24 с кольцевым соплом 25 и конического дефлектора 26. Коллектор 24 сообщен с напорным патрубком вентилятора 27, напор которого регулируется шибером 28. Устройство 23 также включает перфорированную всасывающую головку 29, сообщенную через циклон 30 с всасывающим патрубком вентилятора 27. В начале диффузора 5 тангенциально сопряжено с камерой 1 флотации прямое колено 31 регулятора 32 уровня воды. На вертикальном звене 33 колена 31 посажен с возможностью осевого перемещения сливной затвор 34, скомплектованный со сборной воронкой 35. Затвор 34 системой 36 тросов и шкивов, включающей обратный полиспаст 37 и балансир 38, связан с кольцевым поплавком 39, зафиксированным от вращения в горизонтальной плоскости. По верху камеры 1 флотации размещен переливной карман 40, вместе со сборной воронкой 35 сообщенный через поплавковый клапан 41 с всасывающим патрубком насоса 15. Через запорный вентиль 43 магистраль слива 21 сообщена с всасывающим патрубком насоса 15.

Электрофлотатор для очистки сточной воды работает следующим образом: по магистрали 22 сточную воду подают в насос 15, откуда по тангенциальному патрубку 13 устройства 12 подачи вода поступает в водораспределительное устройство 9, конкретно в нижнюю часть 8 камеры 1, закручивается и образует в ней вращательно-осевой восходящий поток, из которого центробежными силами макроскопические частицы загрязнений (видимые невооруженным глазом частицы) отбрасываются к стенке нижней части 8, сползают по ней вниз в камеру 10 отстаивания, отстаиваются в ней и через кран 11, по мере накопления, сбрасываются в канализацию. Таким образом осуществляют предварительную очистку сточной воды. Поток ускоряется в конфузоре 4 и с большой скоростью проходит в промежутках между оболочками 7 блока 6 электродов, что обеспечивает уменьшение размеров пузырьков газа, выделившегося при электролизе сточной воды на поверхности оболочек 7, за счет превентивного отрыва скоростным потоком воды пузырьков газа от поверхности их образования, прежде чем они, выросшие по размеру, оторвутся под воздействием их подъемной силы. Этим увеличивают количество пузырьков электролизного газа, общую их контактную поверхность и, следовательно, флотирующую способность электрофлотатора, а также устойчивость образующегося на поверхности воды слоя пены, что способствует, в конечном счете, увеличению производительности электрофлотатора. Поток воды замедляется в диффузоре 5, мелкодисперсные пузырьки электролизного газа, равномерно распределенные в потоке обрабатываемой сточной воды, двигаются вверх, обладая большей подъемной силой, сталкиваются с частицами загрязнений, прилипают к ним и затем флотируют их на поверхности воды, образуя устойчивый слой пены. Другие продукты электролиза обеззараживают воду и очищают ее от органических загрязнений. Поток очищенной воды поднимается до верха отводного патрубка 17, при этом поток дополнительно раскручивается, поскольку проходное сечение камеры 1 зажато кольцевым поплавком 39 и сливной воронкой 18. Направляющие лопатки 19 докручивают поток на угол электрофлотатор для очистки сточных вод, патент № 2343121 между лопаткой 19 и вектором R движения потока, являющимся суммой векторов: N - радиальной составляющей и Р - окружной составляющей движения потока воды. Поток начинает докручиваться задолго до зоны непосредственного воздействия на поток лопаток 19. Докручивание потока воды увеличивает кривизну (подъем) поверхности от центра к периферии вихревой воронки 42, образующейся при вращении потока (см. Фиг.4) за счет центробежных сил. Поток переливается через край сливной воронки 18 и по отводному патрубку 17 вода направляется к магистрали 21 слива и далее самотеком в накопительную емкость (условно не показана).

Поверхность вихревой воронки 42 простирается от места касания с поплавком 39 и до места касания с верхом лопаток 19. Высота лопаток 19, таким образом, равна толщине потока, переливающегося через край сливной воронки 18. Для достижения такого положения регулируют соотношение подачи и отвода воды регулировочными вентилями 14, 20. Вентилем 43 можно регулировать мощность рециркуляции воды через электрофлотатор при значительном загрязнении сточной воды в случае, если флотирующей способности электрофлотатора недостаточно для полноценной очистки или необходимо увеличить степень очистки сточной воды. При сливе очищенной воды самотеком вероятны колебания пропускной способности магистрали 21 слива, особенно если слив осуществляется под поверхность объема воды в накопительной емкости. Эти колебания отражаются на уровне воды в камере 1 и, следовательно, на положении вихревой воронки 42 относительно сливной воронки 18 отводного патрубка 17. Для предотвращения этого служит регулятор 32 уровня воды. При колебании уровня воды в камере 1 вертикальные перемещения поплавка 39 передаются системой 36 сливному затвору 34 в большей в 2 раза величине. Затвор 34 при росте уровня воды в камере 1 опускается, и, поскольку звено 33 является сообщающимся сосудом с камерой 1, происходит увеличение слива излишка подачи в камеру 1 воды в сборную воронку 35. При опускании уровня воды в камере 1 затвор 34 поднимается и происходит уменьшение слива излишка подачи воды в камеру 1. Поскольку уровень воды в камере 1, т.е. положение поплавка 39 и вихревой воронки 42 относительно воронки 18, определяется не только статическим положением воды, т.е. соотношением подачи и отвода воды из камеры 1, но и скоростью струи воды из патрубка 13, что зависит от величины подачи воды в камеру 1 и определяет скорость вращения воды в камере 1, колено 31 сопрягается с диффузором 5 тангенциально, навстречу направлению вращения воды. Это сделано для того, чтобы учитывать динамическую составляющую давления потока, а не только статическую. Регулятор 32 поддерживает положение вихревой воронки 42 относительно сливной воронки 18 в заданных пределах следующим образом: при номинальном уровне воды в камере 1 через затвор 34 в воронку 35 постоянно сливается поток воды с заданной минимальной величиной расхода. При смещении затвора 34 величина расхода меняется в ту или иную необходимую сторону. При изменении соотношения подачи и отвода воды регулятор 32 успевает адекватно реагировать на изменение уровня воды (положение воронки 18), поскольку скорость этого изменения незначительна из-за инерционности всей системы, включающей подачу и отвод воды, объем камеры 1. При изменении скорости струи из патрубка 13 уровень меняется быстро, и конструкция регулятора 32 предусматривает для ускорения реакции его на изменение уровня уменьшение или увеличение динамического напора потока воды в звене 33 наряду с подъемом или опусканием затвора 34 соответственно. Это достигается тем, что патрубок 13 сопрягается с диффузором 5 тангенциально, навстречу направлению вращения воды в камере 1. Уменьшение или увеличение динамического напора потока воды в звене 33 вызывает понижение или повышение динамического уровня воды в нем, что с одновременным соответствующим подъемом или опусканием затвора 34 вызывает быстрое соответствующее изменение величины слива воды из затвора 34 в воронку 35. При колебании уровня воды в камере 1 возможны ее переливы через край, где вода собирается в переливном кармане 40 и через поплавковый клапан 41 направляется на вход насоса 15. Таким же образом утилизируется вода из сборной воронки 35.

Клапан 41 предотвращает попадание воздуха на вход насоса 15, что чревато в противном случае срывом его работы.

Слой пены с загрязнениями на поверхности вихревой воронки 42 по уклону ее поверхности под собственным весом и под воздействием струи воздуха из кольцевого сопла 25 стекает к сливной воронке 18, где через перфорированную всасывающую головку 29 отсасывается в циклон 30 под воздействием вентилятора 27 и сепарируется в нем на загрязнения, воду и электролизный газ. Загрязнения с водой сбрасываются в канализацию.

Вентилятором 27 воздух, в дозированном шибером 28 количестве, подается в воздушный коллектор 24, а из него - в сопло 25. Гидравлическое сопротивление электрофлотатора незначительно, поскольку основной причиной возникновения большого сопротивления является блок 6 электродов, но в отличие от прототипа, где электроды конической формы, электроды электрофлотатора выполнены в виде оболочек цилиндрической формы и поэтому не оказывают потоку, текущему вдоль оси оболочек, значительного сопротивления.

Конструкция электрофлотатора позволяет интенсифицировать процессы очистки, что дает возможность выполнить его компактным. Это, наряду с простотой его устройства и эффективностью работы, обеспечивает возможность применения его в системе очистки сточных вод индивидуального потребителя.

Простота конструкции электрофлотатора и эффективность его работы обеспечат широкое использование изобретения в практике.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Электрофлотатор для очистки сточных вод, содержащий цилиндрическую камеру флотации, блок электродов, камеру отстаивания, устройство для сбора и эвакуации пены, водораспределительное устройство и устройства подачи и отвода воды, отличающийся тем, что камера флотации имеет в своей средней части сужение, выделенное в ней конфузором и диффузором, и установленный в нем блок электродов чередующейся полярности в виде коаксиальных цилиндрических оболочек, водораспределительное устройство образовано конфузором и нижней частью камеры флотации с наклонным дном, устройство подачи воды выполнено в виде патрубка, тангенциально сопрягаемого с нижней частью камеры и сообщенного через регулировочный вентиль с напорным патрубком насоса, камера отстаивания образована сопряжением нижней части камеры флотации с ее наклонным дном, устройство отвода воды состоит из отводного патрубка, коаксиального камере флотации, имеющего вверху сливную воронку, оснащенную направляющими лопатками, и сообщенного через регулировочный вентиль с магистралью слива и через запорный вентиль - с всасывающим патрубком насоса, устройство сбора и эвакуации пены состоит из воздушного коллектора с кольцевым соплом и коническим дефлектором, сообщенного с напорным патрубком вентилятора и регулировочным шибером, и перфорированной головки, сообщенной через циклон с всасывающим патрубком вентилятора.

2. Электрофлотатор для очистки сточных вод по п.1, отличающийся тем, что включает регулятор уровня воды, состоящий из прямого колена, тангенциально сопрягаемого со входом диффузора, на вертикальном звене которого посажен с возможностью осевого перемещения сливной затвор, связанный системой тросов со шкивами, включающей балансир и обратный полиспаст, с кольцевым поплавком, и сборной воронки, которая вместе с кольцевым переливным карманом по верху камеры флотации сообщена через поплавковый клапан с всасывающим патрубком насоса.

www.freepatent.ru

Основы электрохимической очистки стоков / Очистные Альфа

РЕФЕРАТ

Обсуждаются в совокупности и во взаимодействии электрохимические методы очистки, в частности электрофлотация, электрокоагуляция, электродеструкция с сорбционными и ионообменными методами очистки стоков.

Ключевые слова: Альфа, очистка воды, очистка сточных вод, сток, очистные сооружения, промышленный сток, электрохимическая, электрод, электрокоагуляция, очистка стоков , электрофлотация, деструкция, электрофлотатор, электролиз, хлор

Электрохимическая очистка стоков является разновидностью физико-химического метода утилизации сточных вод. Процесс электрохимической очистки сточных вод происходит под действием электрического тока с использованием растворимых и нерастворимых электродов. Такая очистка стоков относится к безреагентным методам и благодаря примению электрического тока удобна и легко поддается управлению и автоматизации. Физико-химическая очистка - процесс высокой интенсивности, на порядок более быстрый, чем биохимичесое разложение органических загрязнителей. Все виды электрохимической очистки используютсяв комплексах Альфа.

Что такое электрокоагуляция?

В зависимости от состава сточных вод применяемые для электрокоагуляции электроды изготавливаются из следующих металлов и сплавов: алюминия, железа, свинца и др. металлов, ионы которых, выходя в раствор при электролизе, обладают хорошими коагулирующими свойствами.

На растворимых электродах в ходе электролиза происходит ионизация металла с переходом в раствор его ионов:

(Mе - nе = Men+) (1),

которые гидролизуясь, образуют

(Men+ + nh3O = Me(OH)n + nH+) (2)

гидрооксиды металлов, являющиеся хорошими коагулянтами загрязнений и адсорбентами для уже скоагулированныхчастиц.

Кроме того, при прохождении стоков между электродами под воздействием электрического поля происходит нейтрализация заряда загрязняющих частиц с последующей их коагуляцией. Этот процесс можно назвать электрофлокуляцией и электрокоагуляцией.

Метод электрокоагуляции применяется для очистки стоков, содержащих коллоидные и взвешенные частицы, а также растворенные соединения, обладающие высокой адсорбционной способностью к образующимся хлопьям гидроокисей металлов. К ним относятся различные загрязнения: масла, жиры, нефтепродукты, ионы тяжелых металлов, фенолы, поверхностно-активные вещества, красители, туши, гуаши, акварели и прочие.

Эффекточистки стоков составляет:

от поверхностно-активных веществ - 60-70%,
по жирам 75-95%,
по нефтепродуктам - до 95%,
по хрому - 90-98%,
по взвешенным веществам - 90-95%.

Продолжительность электрокоагуляционной очистки стоков может составлять от 3 до 30 мин, расход металла - 5-200 г/м3, энергозатраты от 0,2 до 2,5 квтч/м3.

Электрокоагуляционная очистка стоков ведется в электролизерах с вертикальными электродами, выполненными в виде прямоугольных пластин. Электродная система выполняется в виде блока плоских пластин металла, расположенных друг от друга на определенном расстоянии.

Питание электродной системы выпрямленным током производится от блока питания, обеспечивающего электрические параметры процесса очистки электрокоагуляцией. Наши выпрямители дешевле и эффективнее, так как сделаны с учетом применения для электрокоагуляции.

Вертикальное движение жидкости при электрокоагуляции снизу вверх обеспечивает вынос выделяющихся газов и продуктов электролиза.

Что такое электрофлотация?

При электрофлотационной очистке стоков газовые пузырьки, образующиеся в процессе электролиза (водород на катоде, кислород и хлор на аноде), осуществляют флотацию загрязнений в объеме сточной воды.

В зависимости от состава сточных вод применяемые для электрофлотации электроды изготавливаются из инертных материалов с различными пропитками и покрытиями.

Электрофлотация используется для очистки стоков, содержащих нефтепродукты, жиры, масла, детергенты, взвешенные вещества и прочие загрязнения.

Эффекты очистки стока составляют:

по нефтепродуктам - до 90%,
по взвешенным веществам - до 70%,
по жирам - 80%,
по детергентам - 60-70%.

Продолжительность электрофлотоционной очистки сточных вод может варьироваться в зависимости от вида загрязнений в достаточно широких пределах (от нескольких минут до 30-40 мин), расход электроэнергии менее 1 кВт-ч/м3. Глубина слоя обрабатываемой жидкости от 0,630 до 0,655 м.

Обоснование к применению электрофлотатора для очистки стока молочного производства

Известно, что размер капель молочного жира в молоке составляет около 8 мкм. Для эффективного удаления жира нужен метод генерации пузырьков с характерным размером, сопоставимым с вышеуказанным размером. Только в этом случаем обеспечивается высокая эффективность флотационной очистки. Обычная флотация дает пузырьки с размером от 100 до 800 мкм. Электрофлотация обеспечивает генерацию пузырьков от 4 до 40 мкм .

Учитывая производительность в 5 куб.м стока/ч, и время обработки в 30 минут (0,5 ч) рабочий объем его должен составлять:

5 куб.м/ч :* 0,5 ч=2,5 куб.м

Соответственно ближайший к данной производительности модуль Альфа-9-Н (4 куб.м) решит задачу электрофлотации.

Блок питания должен обладать мощностью не менее 10-50 кВт. Рекомендуемый режим работы будет указан в паспорте и инструкции эксплуатации к электрофлотатору.

Для периодического удаления пенного шлама мы рекомендуем закупать у нас два электрофлотатора. Разработан вариант с непрерывным и периодическим извлечением флошлама извлечением пенного продукта.

Что такое электрохимическая деструкция?

Сущность метода электрохимической деструкции заключается в обработке сточной воды в электрореакторе с нерастворимыми в условиях анодной поляризации электродами.

Глубина минерализации органических загрязнений при деструкции определяется как электродными редокс-процессами(катодное восстановление и анодное окисление), так и объемными реакциями под воздействием продуктов электролиза.

Обеззараживание сточных вод при деструкции происходит ионами гипохлорита, которые образуются на аноде или полученной при электрохимических процессах перекисью водорода и озоном.

При электролизе происходит разложение воды с подщелачиванием обрабатываемой жидкости у катода:

2h3O + 2e = h3+ 2OH- (3)

и подкислением у анода

h3O - 2e = 1/2 O2+ 2H+ (4)

Гидроксид-ионы разряжаются при низком потенциале анода, образуя гидроксидные радикалы.

2ОН- - 2е = 2ОН* = Н2О2 (5)

Последние, соединяясь, дают пероксид водорода, который реагирует с органическим соединением, находящимися в стоке, вызывая их окисление.

В процессе электролиза ри в растворе образуются гипохлориты или хлорноватистая кислота:

Cl2+2OH-=ClO-+Cl-+h3O(6)

Cl2+OH-=HClO+Cl-(7)

Компоненты активного хлора обладают особенно большим запасом химической энергии в момент их образования и служат сильными окислителями в соотношениях, определяющихся условиями процесса.

В большинстве случаев анодные процессы окисления способствуют некоторой дестабилизации, т.е. потере химической устойчивости органических веществ, что значительно облегчает протекание объемных процессов под воздействием продуктов электролиза.

Таким образом, при электролизе в присутствии ионов Cl- находящиеся в стоке органические загрязнения разрушаются как вследствие непосредственного электрохимического окисления на аноде, так и вследствие проходящего в объеме обрабатываемого раствора химического окисления "активным" хлором и кислородом. На электролитически нерастворимых анодах молекулы органических соединений подвергаются полному деструктивному окислению с образованием углекислого газа, воды, азота, аммиака и других газообразных продуктов.

Так, окисление гипохлорит-ионом можно иллюстрировать следующими примерами:

цианиды

CN- + ClO- = CNO-+ Cl- (8)

CNO-+ ClO-= CO2+ N2+ Cl-(9)

мочевина

CO(Nh3)2+ 3ClO-= N2+ CO2+ 3Cl- + 2h3O(10)

фенол

C6H5OH + 8ClO-= (CHCOOH)2+ 8Cl-+ 2CO2+ h3O(11)

Как видно из последней реакции, при окислении фенола гипохлоритом происходит разрыв бензольного кольца с образованием малеиновой кислоты и углекислого газа.Первое вещество легко очистить, от второго очищать не надо, в воде на него ПДК нет.

Всесторонняя проверка в лабораторных, полупроизводственных и опытно-промышленных условиях и в ходе длительной эксплуатации серийных очистных сооружений Альфа подтвердила высокую эффективность способа. Электрохимическая очистка гарантирует глубокое обесцвечивание промстоков (в среднем на 98%) при значительном снижении органических загрязнений (ХПК) - на 70-75%.

Технологическая нитка комплекса Альфа обеспечивает глубокую очистку стоков. Следует подчеркнуть, что комплекс Альфа - система взаимодействующих между собой устройств, каждый из которых обладает больши количество степеней свободы, в частности только для электролизера имеется более 4 разных режимов работы. Функционирование адсорбера также идет по крайней мере в трех основных режимах. Отстойник также работает в трех разных режимах. Поэтому даже имея полный комплект оборудования достичь заданных результатов можно только пр наличии "ключа", то есть технологической режимной карты. Химия таких процессов значительно сложнее, чем имеющиеся в настоящее время представления. Мы даем в данной статье только обзорную информацию по данной теме. Каждый месяц мы обнаруживаем новое явление, НОУ-ХАУ и особенности функционирования отдельных узлов или системы в целом. Только точное следование технологической режимной карте дает заданный гарантированный результат.

Эксперименты проводятся в специализированной научно-производственной лаборатории, имеющейся на нашем предприятии. Опыт запуска и эксплуатации очистных сооружений Альфа, имеющийся в распоряжении наших специалистов - основа работы нашего предприятия.

В очищенном стоке:

не образуется осадок;
стабилизируется рН;
уменьшается концентрация взвешенных веществ.

Такая вода может быть принята в городскую канализацию, сброшена в открытые водоемы или даже использована повторно в других технологических производствах.

Постоянный научный поиск в области электрохимии обеспечивает нам хороший технологический задел. Открыты новые явления в области электрохимии, обнаружены интересные физические эффекты и осваиваются новые области применения электрохимических процессов. Все эти разработки реализуются в унифицированном универсальном комплексе Альфа, решающим большинство экологических задач.

Процессы и аппараты электрохимической очистки стоков нами постоянно совершенствуются. В настоящее время разработана новая серия аппаратов, которые будут утилизировать концентрированные жидкие отходы, твердые промышленные и бытовые отходы, очищать большие массы воды.

Материалы, опубликованные на сайте защищены согласно закону об авторских правах Закон РФ от 9 июля 1993 г. N 5351-I "Об авторском праве и смежных правах" (с изменениями от 19 июля 1995 г., 20 июля 2004 г.) и не могут быть использованы без разрешения автора.

ecoalfa.ru

Электрофлотатор

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к электрохимическому разделению грубодисперсных суспензий. Устройство содержит емкость 1, оборудованную устройством 2 для сбора пены. На дне емкости 1 в горизонтальной плоскости установлены аноды 3 и катоды 4, чередуя друг друга. Емкость 1 разделена на секции выполненными из электроизоляционного материала перегородками, верхние торцы которых расположены на уровне стенок емкости, а нижние торцы - у верхней части анодов 3 и катодов 4 и не препятствуют прохождению электрического тока между ними. 1 ил.

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к электрохимическому разделению грубодисперсных суспензий.

Известен электрофлотатор, позволяющий разделять суспензии на фракции, содержащий электрод отрицательного потенциала (катод), выполненный в виде сетки и размещенный над электродом положительного потенциала (анодом) в форме пластины (Матов Б. М. Флотация в пищевой промышленности. М. Пищевая промышленность. 1976. 167 с.). Недостатком вышеописанной конструкции является совместное прохождение пузырьков различных газов через суспензию. Проведенные нами исследования показали наличие поверхностного заряда у пузырьков, выделяющихся на электродах газов отрицательного у водорода и положительного у кислорода. Была выдвинута гипотеза о том, что заряд пузырька играет важную роль в процессе флотации (Пастухов О.Е. Гребенник В.И. Влияние электрического поля на процесс разделения птичьего помета на фракции в электрофлотационных аппаратах // Механизация процессов кормопроизводства и переработки продукции: Сб. науч. тр. / Ставроп. СХИ. Ставрополь, 1992, с. 23 26). Учитывая данное положение, смешивание пузырьков различных газов приводит к их электростатическому взаимодействию, нейтрализации заряда и, как следствие, низкой эффективности флотации. Известна конструкция электрофлотатора, свободная от данного недостатка. В ней выделяющиеся пузырьки кислорода отводятся из межэлектродного пространства, для чего катод и анод разделены токопроводящей диафрагмой и расположены под некоторым углом к горизонту (авт.св. СССР N 145215, кл. B 03 C 5/00). Существенным недостатком данного варианта является то, что выделяющийся на аноде кислород не участвует в процессе флотации, являясь побочным продуктом, что значительно увеличивает затраты энергии на разделение суспензии на фракции. Наиболее близким к предлагаемому электрофлотатору является аппарат для отделения биомассы от жидкости, содержащий электроды с положительным и отрицательным потенциалом, причем электроды с одноименным потенциалом установлены в ряд через один (авт.св. СССР N 467982, кл. C 12 B 1/26). Недостатком данной схемы также является смешивание пузырьков различных газов. Цель изобретения повышение эффективности и уменьшение энергоемкости процесса электрофлотационного разделения суспензий на фракции. Поставленная цель достигается тем, что в электрофлотаторе, содержащем емкость с размещенными в ней поочередно анодами и катодами, устройство для сбора пены, емкость снабжена вертикальными перегородками из электроизоляционного материала, верхние торцы которых расположены на уровне стенок емкости, а нижние у верхней части анодов и катодов, разделяющими емкость на анодные и катодные секции по числу электродов, при этом соотношение объемов анодной и катодной секции равно 1 2. Достижение цели изобретения обеспечивается тем, что применение рядного расположения электродов с размещением их в индивидуальных секциях позволит использовать в процессе флотации оба выделяющихся газа, то есть минимизировать энергозатраты процесса и в то же время исключить электростатическое взаимодействие пузырьков разноименных газов и нейтрализацию их поверхностного заряда, то есть увеличить эффективность разделения. Предлагаемый электрофлотатор изображен на чертеже. Он содержит емкость 1, оборудованную устройством 2 для сбора пены. На дне емкости 1 в горизонтальной плоскости установлены аноды 3 и катоды 4, чередуя друг друга. Емкость 1 разделена на секции выполненными из электроизоляционного материала перегородками 5, верхние торцы которых расположены на уровне стенок емкости 1, а нижние торцы у верхней части анодов 3 и катодов 4 и не препятствуют прохождению электрического тока между ними. электрофлотатор работает следующим образом. Емкость 1 заполняется необходимой суспензией. Электроды 3 и 4 включаются в сеть постоянного тока. В процессе электролиза на них образуются пузырьки кислорода и водорода, всплывающие на поверхность суспензии под действием силы Архимеда. Благодаря пластинам 5 пузырьки различных газов не взаимодействуют друг с другом, сохраняя полученный во время образования заряд. Во время движения на поверхность суспензии за счет электростатических сил они, образуя с частицами твердой фракции суспензии флотокомплекс, выносят последние на ее поверхность в пену, снимаемую устройством 2. Известно, что в результате электролиза водорода по объему выделяется в два раза больше, чем кислорода (Флеров В.Н. Сборник задач по прикладной электрохимии. М. Высшая школа, 1967, 291 с.). Установлено также, что эффективность флотации зависит от концентрации пузырьков электролизных газов в единице объема суспензии (Матов Б.М. Флотация в пищевой промышленности. М. Пищевая промышленность, 1976, 167 с.). Исходя из основных законов электролиза, концентрация пузырьков газа в системе находится в прямой зависимости от плотности тока в электрофлотаторе, что, в свою очередь, определяет энергозатраты процесса флотации. Поэтому концентрация пузырьков кислорода в анодной секции независимо от плотности газа в электрофлотаторе будет в два раза меньше концентрации пузырьков водорода в катодной секции при равенстве объемов указанных секций, следовательно, эффективность процесса флотации в анодной секции будет ниже, чем в катодной, что уменьшит общую эффективность разделения. Если же анодные и катодные секции выполнить в соотношении объемов 1 2, концентрации пузырьков в обоих секциях будут равными. Определив оптимальный уровень плотности тока в электрофлотаторе, можно добиться максимальной эффективности флотации при минимальных энергозатратах. В отличие от прототипа предлагаемый электрофлотатор содержит перегородки, выполненные из электроизоляционного материала, что исключает электростатическое взаимодействие пузырьков выделяющихся газов между собой. Перегородки устанавливаются от верхней части анодов и катодов, то есть они не изолируют электроды друг от друга, разделяя лишь зону флотации. Деление последней производится по соотношению объемов анодных и катодных секций 1 2, что также является отличительным признаком нашего устройства. Таким образом, предлагаемое устройство обладает рядом новых качеств, позволяющих сократить энергозатраты на процесс электрофлотационного разделения суспензий за счет использования обоих газов и увеличить эффективность флотации за счет сохранения поверхностного электрического заряда пузырьков этих газов и равномерного их распределения по объему флотатора.

Формула изобретения

Электрофлотатор, содержащий емкость с размещенными в ней поочередно анодами и катодами, устройство для сбора пены, отличающийся тем, что емкость снабжена вертикальными перегородками из электроизоляционного материала, верхние торцы которых расположены на уровне стенок емкости, а нижние торцы у верхней части анодов и катодов, разделяющими емкость на анодные и катодные секции по числу электродов, при этом соотношение объемов анодной и катодной секций 1 2 соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам для получения электроактивированной воды и может быть использовано в сельском хозяйстве, пищевой промышленности и т.д

Изобретение относится к экологическим процессам очистки воды от взвешенных частиц и капель при коагуляции и может найти применение при удалении ПАВ, жиров, масел, нефтепродуктов, находящихся в мелкодисперсном или коллоидном состоянии

Изобретение относится к установкам и способам для очистки воды, загрязненных нефтепродуктами и может быть использовано в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, машиностроительной промышленностях, автотранспортных и на ремонтно-механических предприятиях

Изобретение относится к устройствам очистки технологических жидкостей (смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ), моющие растворы), содержащих примесные технологические масла и механические примеси (шлифовальный шлам, стружка и пр.) и инородные включения (колонии бактерий), и может быть использовано как в системах индивидуальной очистки СОЖ, загрязненных технологическими примесями, так и в централизованных системах

Изобретение относится к очистке сточных вод методом электрофлотации

Изобретение относится к установкам термической деаэрации воды и обеспечивает компактность конструкции, уменьшение уноса воды через выпарное устройство и высокое качество очистки от коррозийно активных газов

Изобретение относится к области водоподготовки и может быть использовано на тепловых электрических станциях (ТЭС)

Изобретение относится к очистке воды, но может быть применено к очистке газа

Изобретение относится к устройствам для очистки природных и сточных вод от взвешенных, коллоидных и растворенных примесей

Изобретение относится к средствам обработки воды сорбцией

Изобретение относится к области очистки сточных вод отстаиванием, фильтрацией и сорбцией и может быть использовано на промышленных объектах, использующих мойку автомашин

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к электрохимическому разделению грубодисперсных суспензий

www.findpatent.ru

Электрофлотатор для очистки сточных вод

Недостатками известного аппарата являются:

- сложность конструкции;

Известный аппарат наиболее близок по техническим результатам и сути к заявляемому изобретению.

Электрофлотатор для очистки сточной воды работает следующим образом: по магистрали 22 сточную воду подают в насос 15, откуда по тангенциальному патрубку 13 устройства 12 подачи вода поступает в водораспределительное устройство 9, конкретно в нижнюю часть 8 камеры 1, закручивается и образует в ней вращательно-осевой восходящий поток, из которого центробежными силами макроскопические частицы загрязнений (видимые невооруженным глазом частицы) отбрасываются к стенке нижней части 8, сползают по ней вниз в камеру 10 отстаивания, отстаиваются в ней и через кран 11, по мере накопления, сбрасываются в канализацию. Таким образом осуществляют предварительную очистку сточной воды. Поток ускоряется в конфузоре 4 и с большой скоростью проходит в промежутках между оболочками 7 блока 6 электродов, что обеспечивает уменьшение размеров пузырьков газа, выделившегося при электролизе сточной воды на поверхности оболочек 7, за счет превентивного отрыва скоростным потоком воды пузырьков газа от поверхности их образования, прежде чем они, выросшие по размеру, оторвутся под воздействием их подъемной силы. Этим увеличивают количество пузырьков электролизного газа, общую их контактную поверхность и, следовательно, флотирующую способность электрофлотатора, а также устойчивость образующегося на поверхности воды слоя пены, что способствует, в конечном счете, увеличению производительности электрофлотатора. Поток воды замедляется в диффузоре 5, мелкодисперсные пузырьки электролизного газа, равномерно распределенные в потоке обрабатываемой сточной воды, двигаются вверх, обладая большей подъемной силой, сталкиваются с частицами загрязнений, прилипают к ним и затем флотируют их на поверхности воды, образуя устойчивый слой пены. Другие продукты электролиза обеззараживают воду и очищают ее от органических загрязнений. Поток очищенной воды поднимается до верха отводного патрубка 17, при этом поток дополнительно раскручивается, поскольку проходное сечение камеры 1 зажато кольцевым поплавком 39 и сливной воронкой 18. Направляющие лопатки 19 докручивают поток на угол α между лопаткой 19 и вектором R движения потока, являющимся суммой векторов: N - радиальной составляющей и Р - окружной составляющей движения потока воды. Поток начинает докручиваться задолго до зоны непосредственного воздействия на поток лопаток 19. Докручивание потока воды увеличивает кривизну (подъем) поверхности от центра к периферии вихревой воронки 42, образующейся при вращении потока (см. Фиг.4) за счет центробежных сил. Поток переливается через край сливной воронки 18 и по отводному патрубку 17 вода направляется к магистрали 21 слива и далее самотеком в накопительную емкость (условно не показана).

Клапан 41 предотвращает попадание воздуха на вход насоса 15, что чревато в противном случае срывом его работы.

Формула изобретения

bankpatentov.ru

способ очистки природных и сточных вод электрофлотацией - патент РФ 2268860

Изобретение относится к способам очистки природных и сточных вод электрофлотацией и может быть использовано в энергетической, химической промышленности, где работают установки химводоподготовки и очистки сточных вод. Способ согласно изобретению осуществляют в присутствии коагулянта и флокулянта в устройстве, содержащем электроды, причем электроды расположены в нижней части устройства, разделение жидкой и твердой фаз осуществляют в верхней части устройства в зоне концентрирования электрофлотошлама, насыщенного пузырьками электролизных газов, поднимающимися снизу вверх, при этом исходная очищаемая вода равномерно поступает сверху вниз на электрофлотошлам через расположенную в верхней части корпуса камеру с днищем из перфорированного и/или сетчатого материала, а осветленная вода проходит в электродную зону, где дополнительно очищается от органических примесей. Способ обеспечивает высокую степень очистки при стабильном ведении процесса при низких плотностях тока. 1 ил., 1 табл. способ очистки природных и сточных вод электрофлотацией, патент № 2268860

Рисунки к патенту РФ 2268860

Изобретение относится к способам очистки природных и сточных вод и может быть использовано в энергетической, химической промышленности и во всех отраслях народного хозяйства, где работают установки химводоподготовки и очистки сточных вод.

Очистка природной воды необходима, так как она содержит различные примеси: взвешенные и коллоидные вещества, растворенные минеральные и органические соединения, микроорганизмы и т.п.

Одним из известных способов извлечения примесей из воды является электрофлотация, которая осуществляется тонкодисперсными пузырьками водорода и кислорода, образующимися в результате электролиза воды. Близким аналогом заявляемого способа является способ очистки воды путем электрохимической обработки с дюралюминиевым анодом и сетчатым катодом при подкислении до рН=4-6 и подщелачивании до рН=9.5-11 с последующей фильтрацией, электролиз ведут при анодной плотности тока 100-150 А/м2 , а.с. СССР №710989, С 02 С 5/12, 1980 г.

Недостатком аналога является необходимость подкисления или подщелачивания воды при ее очистке, что нецелесобразно при очистке природной воды, а также проведение электролиза при высоких плотностях тока 100 А/м2 и более.

Наиболее близким по техническому решению к заявляемому способу является способ очистки воды от взвешенных частиц путем электрохимического коагулирования в присутствии флокулянта полиакриламида (прототип).

А.с. СССР №444404, С 02 5/12, С 02 В 1/82, 1977 г.

Известный способ электрофлотации основан на получении коагулянтов анодным растворением электродов, примеси воды взаимодействуют с коагулянтом и флотируются пузырьками электролизных газов.

Недостатком известного электрохимического способа является загрязнение электродов скаогулированными частицами примесей воды и ведение процесса при высоких плотностях тока.

Задачей изобретения является достижение высокой степени очистки воды от скоагулированных примесей при более стабильном ведении процесса при низких плотностях тока.

Данная цель достигается путем фильтрации исходной воды через слой шлама, который накапливается на поверхности воды. В электролизер поступает очищенная от шламов вода, и электроды не загрязняются.

Процесс электрофлотации по данному способу осуществляется в электролизере, отличающемся от устройства известных аппаратов.

Аналогом заявляемого изобретения является способ и установка для электрокоагуляционной обработки промышленных сточных вод.

Установка для удаления посторонних веществ из сбрасываемых потоков содержит аппарат для электрокоагуляции, снабженный заряженными и незаряженными пластинами, между которыми проходит подлежащая очистке вода. Аппарат подключен к источнику напряжения, который создает на пластинах положительный и отрицательный заряды. После электрокоагуляции примесей вода направляется в другую емкость для пеноудаления, в которой подвергается взбалтыванию с целью подъема захваченных жидкостью газовых пузырьков и образования на поверхности пенистого слоя. Далее водный поток через сгуститель осадка, который накапливается в нижней его части, сливается в осветлитель. После сгущения осадок загружается в пресс-фильтр, в котором происходит его освобождение от основной части воды.

Пат. США 6294061, С 02 F 1/46, 2001 г.

Недостатком аналога является проведение процессов в разных емкостях - электрокоагуляция, пеноудаление, сгущение, осветление - и фильтрация осадка через пресс-фильтр, что является трудоемким и дорогим процессом.

Наиболее близким по техническому решению является устройство для обработки сточных вод, содержащее закрытую камеру, днище, боковые стенки. Сточная вода подается в нижнюю часть камеры, два электрода разноименной полярности расположены также в нижней части камеры. Между электродами создано электрическое поле для замучивания сточных вод. В результате верхний слой жидкости имеет меньшую плотность, чем плотность очищаемой воды. Верхний слой жидкости, содержащий твердые частицы, удаляется через выпускное отверстие в верхней части аппарата (прототип).

Пат. США 3975256, п.17.09.76, МПК С 02 В 1/82.

Недостатком прототипа является подача исходной очищаемой воды в нижнюю часть аппарата, где расположены электроды, в результате этого происходит зарастание электродов частицами загрязнений воды и нарушение параметров процесса электрокоагуляции.

В отличие от известных электролизеров предложено устройство, которое в верхней части снабжено камерой с днищем из перфорированного и/или сетчатого материалов для равномерной подачи исходной воды. Схема предлагаемого устройства изображена на чертеже.

Предлагаемое устройство имеет корпус 1, пару или более разноименных электродов 2, расположенных в нижней части аппарата горизонтально или наклонно, патрубки ввода 3 воды в верхней части и вывода 4 очищенной воды в нижней части аппарата. Сверху устройство снабжено камерой с днищем из перфорированного и/или сетчатого материала 8, позволяющей равномерно распределять исходную воду на поверхности ранее сфлотированных шламов 5, выполняющих роль фильтра.

Очищаемая вода, содержащая реагенты - коагулянт сернокислый алюминий и флокулянт полиакриламид - и шламы, фильтруется через шлам-фильтр 5 в зону осветления 6, находящуюся под шлам-фильтром 5. Частицы загрязнения из очищаемой воды оседают на поверхности шлам-фильтра. Очищенная вода отводится через патрубок отвода 4, расположенного в нижней части аппарата. Устройство снабжено воздушником 9.

При отключении источника питания шлам-фильтр не разрушается, а наоборот, уплотняется за счет выделения пузырьков газов. Шлам-фильтр в уплотненном состоянии может находиться длительное время и не разрушаться.

Удалять шлам из аппарата можно различными способами (7), постоянно или периодически.

Элементами новизны предлагаемого способа и устройства очистки природных и сточных вод являются:

- оснащение устройства в верхней части камерой с днищем из перфорированного и/или сетчатого материала для равномерного распределения очищаемой воды по поверхности пенного слоя,

- пенный слой из скоагулированных и извлеченных из объема частиц загрязнений по времени уплотняется и образует так называемый шламовый фильтр, в котором задерживаются вновь поступающие частицы загрязнений,

- расположение электродов в зоне осветленной воды предотвращает покрытие электродов частицами загрязнений и, как следствие, нарушение параметров процесса,

- проведение процесса электролиза при низких плотностях тока 10 А/м2 и более.

Примеры очистки природных и сточных вод методом электрофлотации

Испытания проводились на лабораторной установке, состоящей из выпрямителя, амперметра, питателя, электрофлотатора, емкости для очищенной воды, емкости для сбора пенного продукта.

Исходная вода с добавками коагулянта сульфата алюминия и флокулянта полиакриламида подавалась в электрофлотатор с различными скоростями. На выходе из электрофлотатора измерялись содержание взвешенных частиц в очищенной воде и рН воды в зависимости от величины нагрузки по питанию. По уменьшению концентрации взвеси судили об эффективности процесса электрофлотации. Изменяли напряжение, подаваемое на электроды, в соответствии с этим изменялась сила тока, и, следовательно, степень аэрации пульпы электролизными газами.

Электрофлотация скоагулированных примесей речной воды проводилась в электролизере с рабочим объемом 1 и 2 л, с анодами из алюминия с перфорацией и сетчатыми катодами из нержавеющей стали марки 12×18Н10Т.

Объем флотатора 1 л. Флотация примесей речной воды после их коагуляции сульфатом алюминия проводилась при стандартном оптимальном режиме, рН исх. воды 7.75, рН после коагуляции 5.92, рН после флотации 6.35. Напряжение 3...8 В, сила тока 125 мА. Нагрузку изменяли от 5.4 до 20 л/час при контроле по содержанию взвешенных частиц в очищенной воде. Средняя скорость подачи питания составила 7.8 л/час при содержании взвеси 0.030 г/л и 6.5 л/час при содержании взвеси в очищенной воде 0.020 г/л. Время флотации 1.5 минуты, объем шламов составил около 1%.

Для сравнения было определено содержание взвешенных частиц в очищенной воде после осветлителей, в зависимости от нагрузки данные изменялись от 0.030 до 0.140 г/л. Таким образом, средняя скорость электрофлотации вполне обеспечивает требуемую степень очистки.

Изучена электрофлотация шламов из шламоуплотнителя и из зоны контакта воды с реагентами. Результаты представлены в таблице 1.

Степень очистки природных и сточных вод от загрязнений при очистке воды в осветлителях составляет 84-86%. Данные таблицы 1 показывают, что при электрофлотации достигается более высокая степень очистки воды от загрязнений в сравнении с очисткой воды в осветлителях. Практически рекомендуется очистку воды проводить при напряжении не более 4 В, степень очистки составляет 97.1.-.98.1% Шламы из зоны контакта воды с реагентами более флотоактивны, чем при флотации шламов из шламонакопителя. Известно, что гидроокись алюминия именно в процессе образования активно сорбирует примеси загрязнений воды и водород, выделяющийся на катоде, поэтому и сокращается время флотации.

Таблица 1.
Характеристика параметров очистки природных и сточных вод электрофлотацией предложенным способом.
Наименован продукта	V, Bx			J, мА		t, мин	W, Вт г/л			d, A/м2	рН	V, л/ч		Р, г/л	Е,%
1. Электрофлотация речной воды
Исход											5.92			1.030
Кон.1	3.8			125	1.5			0.012		10	6.35		7.8	0.030	97.1
Кон.2	3.8			125	1.5			0.012		10	6.35		6.5	0.020	98.1
2. Электрофлотация шламов из шламоуплотнителя
Исход											6.83			1.46
Кон.	3.2	200			7			0.075		16	7.06		4.0	0.13	91.1
Исход											6.97			1.97
Кон.	9.0	525			3			0.236		42	7.22		4.4	0.03	98.5
3. Электрофлотация шламов из зоны контакта воды с реагентами
Исход											6.50			1.03
Кон.	3.2		200		3				0.032	16	7.09		4.2	0.03	97.1
Исход											6.65			1.17
Кон.	9.0		525		2				0.158	42	7.35		5.0	0.01	99.1
х Ссылки: V, B - напряжение, J, мА - сила тока, t, мин - время,W, Вт ч/л - расход электроэнергии, d, A/м 2 - плотность тока, V, л/час - скорость фильтрации, Р, г/л - количество твердого, Е - степень извлечения твердого, %, расход коагулянта 60-80 г/м3, расход полиакриламида 0.055 г/м3.

Результаты опытов показали некоторое повышение рН воды в процессе электрофлотации, следовательно, снижение коррозионной активности воды, что положительно скажется при дальнейшем ее использовании.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ очистки природных и сточных вод электрофлотацией в присутствии коагулянта и флокулянта в устройстве, содержащем электроды, отличающийся тем, что электроды расположены в нижней части устройства, разделение жидкой и твердой фаз осуществляют в верхней части устройства в зоне концентрирования электрофлотошлама, насыщенного пузырьками электролизных газов, поднимающимися снизу вверх, при этом исходная очищаемая вода равномерно поступает сверху вниз на электрофлотошлам через расположенную в верхней части корпуса камеру с днищем из перфорированного и/или сетчатого материала, а осветленная вода проходит в электродную зону, где дополнительно очищается от органических примесей.