Способ электрохимической очистки сточных вод

 

Изобретение относится к очистке сточных вод путем электрохимической обработки и позволяет повысить производительность и снизить расход энергии. Процесс очистки с использованием алюминиевого анода, выполненного в виде гранул, при подаче на него снльнотсчньпс импульсных электроискровых разрядов синхронно с импульсным магнитным полем напряженностью 100-15G кА/м при длительности импульсов 3-5 мСс. 2 ил. : ел со 4 СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (58 4 С 02 F 1/46

ХЕИ ау

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д BTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3815533/31-26 (22) 15. 10. 84 (46) 23.11.87. Бюл. № 43 (71) Институт проблем машиностроения АН УССР (72) А.Н.Подгорный, В.В.Балыбердин, В.Ф.Левченко и И.А.Шеина (53) 628.543(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1006383, кл. С 02 F 1/46ь 1983 °

Авторское свидетельство СССР № 1063785, кл. g 02 F 1/46,опублик.

1983. (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОлИИ11ЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД (57) Изобретеные относится к очистке сточных вод п>-тем электрохимической обработки и позволяет повысить производительность и снизить расход энергии. Процес очистки ведут с использованием алюминиевого анода, выполненного в виде гранул, при подаче на него сильнотсчньгх имгульсных электроискровых разрядов синхронно с импульсным магнитным полем напряженностью 100-15(кА/м при длительности импульсов 3-5 мс. 2 ил.

1353743

Изобретение относится к области очистки сточных вод и может быть использовано в хозяйственной, производственной и сельскохозяйственной сферах деятельности, а также на предприятиях машиностроительной, металлургической, химической и пищевой промышленности.

Целью изобретения является повы- 1р шение производительности очистки и экономия электроэнергии.

На фиг. 1 изображено устройство для реализации предлагаемого способа, вертикальчый разрез; на фиг. 2 — 15 разрез А-А на фиг. 1.

Злектрофлотокоагулятор заключен в корпус 1, имеющий в своей нижней водоприемной камере 2 патрубок 3 подвода воды, верхняя часть которого 2р представляет собой воронку 4 с сет-кой 5. Непосредственно над водоприемной камерой расположена решетка 6 из диэлектрического материала, являющаяся дном камеры 7 диспергирова- 25 ния, представляющей собой герметичную емкость, боковая поверхность которой состоит из двух симметрично расположенных относительно корпуса нерастворимых электродов (фиг. 2) в 30 виде металлических или графитовых пластин 8, соединенных друг с другом и изолированных друг от друга плас тинами 9 из диэлектрика. Камера диспергирования наполнена металлическими (в частности., алюминиевыми) гранулами 10, сверху она ограничена решеткой 6, такой же, как и снизу.

Камера диспергирования снаружи охвачена обмоткой 11 электромагнита, внутренняя поверхность которой эквидистантна наружной поверхности камеры диспергирования, а наружная поверхность концентрична относительно корпуса. Над камерой диспергирования размещена нижняя часть 12 камеры смешения, счабженная патрубком

13 подвода сточной воды, содержащим датчик 14 определения степени загрязненности СОЖ.

Верхняя часть 15 камеры смешения (коагуляционная камера) ограничена сверху сеткой 16, проницаемой для коагулированных гидроокисью А1 (ОН)

Вг, агрегатов частиц масляной эмульсии

17, и имеет патрубок 18 слива этих частиц. Верхняя часть аппарата представляет собой конический газосборник 19 с патрубком 20 отвода в его самой высокой части.

В верхней части камеры смешения имеется отверстие 21 для сообщения ее с отстойной камерой 22, снабженной патрубком 23 отвода очищенной воды и патрубком 24 слива осадка, перекрываемого краном 25.

Способ осуществляется следующим образом.

Прежде, чем приступить к очистке, заполняют водоприемную камеру 2 электрофлотокоагулятора, а затем и емкость 7. наполненную гранулами металла, чистой водой через патрубок

3 подвода воды, при этом решетка 6 в виде сетки на большем диаметре воронки 4 обеспечивает выравнивание скоростей по сечению потока.

После заполнения емкости 7 водой на электроды 8 подается электрический ток, Через короткий промежуток времени 30-40 с включается подача загрязненной воды.

Электрический ток, подаваемый на электроды емкости, наполненной гранулами металла, является импульсным постоянным током длительностью (310) 10 с и амплитудой 1-3 кА. При подаче на электроды этих импульсов между частичками металла в воде происходит электрический разряд, приводящий к разрушению окисной пленки на поверхности металла (в частности,. алюминия) за счет разогревания поверхности гранулы в точке возникновения электрической дуги и вокруг нее до температуры плавления металла, что приводит к разбрызгиванию (диспергированию) расплавленных частичек металла в окружающую воду, где и происходит реакция взаимодействия металла с водой с образованием водорода и гидроокиси алюминия. Одновременно с электроискровыми воздействиями на гранулы металла запитывается цепь электромагнитов, охватывающих снаружи емкость с гранулами, в результате чего создается магнитное поле напряженностью 100-150 кА/м с длительностью импульсов 3-5 мс, при этом импульсы магнитного поля подаются синхронно с импульсами электроискровых разрядов. Кроме того, под действием магнитного поля, а также под действием водорода, выделяющегося на катоде, изменяется гидратация ионов воды. Воздействие з

135 указанных факторов приводит к увеличению отрицательной и уменьшению положительной гидратации соответствующих ионов, к увеличению числа свободных мономерных, более подвижных молекул воды, что имеет своим следствием возросшую активность водной системы, в результате чего возрастает скорость образования гидраксида металла, являющегося коагулянтом (например А1(ОН)у, Ре(ОН) ) коллоидной степени дисперснасти. Попадая в камеру смешения, гидроксид металла коагулирует частицы примесей, которые при этом флотируются на поверхность жидкости газом, выделяющимся на электродах.

Из коагуляционной камеры очищаемая вода поступает в отстойную icaмеру, установленную снаружи вокруг коагуляционной, где происходит окончательное отделение примесей от воды. Очищанная вода отводится из верхней части отстойника через патрубок 23, а примеси — из нижней через патрубок 24 и кран 25.

Испытание установки, реализующей предлагаемый способ, проводят при следующих параметрах: напряжение в цепи электрических разрядов U = 400600 В, средняя величина силы тока

I = 5-10 А, сила тока в импульсе

I„ = 1-3 кА, длительность импульса

Г = (3-10) 10 с, нарастание силы и тока в единицу времени (производная ,1 -8 силы тока по времени) -- 10 А/с, dt частота f (1-5) 10 с, КПД источника тока n = 0,7, мощность P

1-10 кВт, напряженность магнитного поля Е = 100-150 кА/м, длительность импульса „„ = (3-5) 10 с, При проведении испытаний в камеру диспергирования засыпают 4,5 кг алю-: миниевых гранул. Расход чистой воды (номальный) 100 л/ч. Алюминий реаги-; рует с водой по реакции

2Al + 6Н О = 2А1(ОН) + $Н а 3

В процессе испытаний установлено, что понижение напряженности магнитного поля меньше 100 кА/м и уменьшение длительности импульсов ниже 3 мс ухудшают при прочих равных условиях

3 43

Способ электрахимической очистки сточных вод с использованием алюми45 ниевого растворимого анода, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности очистки и экономии электроэнергии, используют алюминиевый анод, выполненный в ви50 де гранул, а процесс очистки осуществляют, подавая на анод сильноточные импульсные электроискровые разряды синхронно с импульсныммагнитным полем напряженностью 100—

150 кА/м при длительности импульсов

55 ,2-5 с.

35 производительность очистки (вследствие уменьшения эрозианной поверхности, контактирующей с электрической дугой за время импульса тока разряда, и снижения активации частиц, участвующих в реакции окисления алюминия) и увеличивают энергозатраты (вследствие падения суммарного

КПД преобразователей электрической энергии).

При повышении напряженности магнитного поля сверх 150 кА/м и увеличении длительности импульсов свыше

5 мс также понижается производительность очистки (вследствие срыва электрической дуги в элементарном разряде между частицами алюминия) и растут энергозатраты на процесс (вследствие введения избыточной энергии).

Следовательно, в результате использования предлагаемого способа существенно облегчается реакция гидрализа с последующим образованием гидроксидов металлов, так как скорость процесса определяется, в основном, энергией в импульсе электроискрового разряда и магнитного поля.

При этом электрагидравлический удар, сопровождающий процесс образования электрических разрядов, предотвращает сваривание гранул металла между собой.

Таким образом, предлагаемый способ и устройство по сравнению с известными позволяют существенна повысить эффективность процесса очистки загрязненных жидкостей. формула изобретения

1353743

Составитель Т. Барабаш

Техред Л.Олийнык Корректор А.Ильин

Редактор Н.Егорова

THpGK 85 1 Подписное

ВНИГИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5664/21

Производственно-полиграфическое предприят ие г. Ужгород ул, Проектная, 4: у °