Аппарат для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 02 F 1/46

НОЕ ПАТЕ НТНО

ССР

ССР) K А зобретение относится к очистке сточных вод предприятий машиностроения и прел, назначено для обезвреживания элект роликов от растворенных форм тяжелых металл в. звестен аппарат для очистки сточных вод, содержащий вращающийся барабан, в кото ом расположена смесь алюминиевой и стал ной или медной и стальной стружки, Одн ко аппарат не позволяет обрабатывать алек ролиты с высоким содержанием шестива ентного хрома — более 1 г/ll, так как имей небольшой уклон барабана — менее о

30О, Выделяющиеся в электролит ионы железа вступают во взаимодействие с ионами тяжелых металлов, образуя малорастворимые, Так, личи (2 1) (22) (46) (71) сель венн ции пате

"Ин (72) (56)

В.М. водь (54)

ВОД (57) роли

ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

804650/26

0.03,90

7.02.93. Бюл. N 5 елитопольский институт механизации кого хозяйства и Научно-производстя организация внедрения в организаперспективных разработок и тно-информационных исследований овация" .И,Бунин ковлев С,В., Краснобородько В.Г., Рогов

Технология электрохимической очистки, Л.: Стройиздат, 1987, с.130 †1.

ППАРАТ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ

ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ спользование; обезвреживание электов гальванических производств. Сущгидроксиды, повышается рН среды, онцентрация твердой фазы резко увеается — более 14-28 г/л, происходит

„„5U„„1792921 А1 ность изобретения. Реактор состоит из вращающегося барабана и емкости, содержащих стальную «В реакторе установлены наклонно перегородки, из которых верхняя параллельна вращающемуся барабану, содержащему мелкую стружку, а нижняя отделяет барабан от емкости, содержащей крупную стружку, Над крупной стружкой размещен слой стальной и алюминиевой стружки, а между нижней наклонной перегородкой и стенкой реактора установлен всасывающий патрубок насоса с напорным патрубком, выходящим под крупную стружку. Причем угол наклона перегородок и барабана составляет 30-45, а объем стружки относится к объему электролита в барабане как 1:(2 — 4). 1 ил. сорбция гидроксидов на стружечной загрузке и пассивация электрохимических процессов, а малый угол наклона не позволяет их удалять, Цель изобретения — повышение эффективности процесса очистки.

Поставленная цель достигается тем, что аппарат, содержащий вращающийся барабан, в котором размещены смесь стальной и медной стружки, патрубок ввода очищаемой воды, размещенный на торце барабана и приспособление для отвода обработанной воды, снабжен вертикальной емкостью с коническим днищем; барабан установлен в верхней части емкости под углом 30-45О, таким образом, что часть барабана выступает над емкостью; объем стружки в барабане относится к объему барабана, находящегося в емкости, как 1;(2-4); патрубок подвода очи1192921

Вертикальная емкость 1 содержит на-. клонные перегородки 10, установленные параллельно барабану 14 и закрепленные на шарнирах 2, расположенных на противоположных стенках емкости 1 в верхней ее части, одна под другой с зазором относительно стенки емкости противоположной шарнирам, B нижней части емкости 1 над кониче-. ским днищем установлены перфорированные горизонтальные диэлектрические перегородки 4, пространство между которыми заполнено стальной стружкой 8, отделенной от боковых. стенок емкости

55 щенной воды размещен на верхнем торце барабана, а приспособление для отвода жидкости выполнено в виде перфорации на его противоположном торце; емкость дополнительно содержит наклонные перегородки, установленные параллельно барабану и закрепленные на шарнирах на противоположных стенках емкости верхней ее части, одна над другой, с зазором относительно стенки емкости противоположной "0 шарнирам; в нижней части емкости под коническим днищем установлены перфорированные горизонтальные диэлектрические перегородки, пространство между которыми заполнено стальной стружкой, отделенной от боковых стенок емкости вертикальными перфорированными диэлектрическими перегородками; патрубки вывода очищенной воды размещены на боковых стенках емкости между горизонтальными 20 перегородками; на верхней горизонтальной перегородке слоем размещена смесь алюминиевой и стальной стружки, причем раз- . мер частиц стружки, размещенной в барабане. на верхней перегородке и между перегородками увеличивается по ходу обрабатываемой воды; емкость дополнительно снабжена циркуляционным контуром с насосом, соединяющим верхнюю часть емко сти под наклонными перегородками с 30 коническим днищем, которое снабжено так>ке патрубком для отвода шлама.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого аппарата для очистки сточных вод от ионов тяжелых ме- 35 таллов, Аппарат состоит из вертикальной емкости с коническим днищем 1, в верхней части которого под углом установлен барабан 14, выступающий над емкостью, На верхнем 40 торце барабана 14 размещены патрубок. подвода очищаемой воды 13, а на противоположном торце — перфорированное приспособление для отвода очищенной воды

11. 45 вертикальными перфорированными диэлектрическими перегородками 9. На боковых стенках емкости 1 установлены патрубки вывода очищенной воды 7, расположенные между горизонтальными перегородками 4.

На верхней горизонтальной перегородке 4 размещен слой смеси алюминиевой и стальной стружки 3. Верхняя часть емкости 1 под наклонными перегородками 10 соединяется с коническим днищем, циркуляционным контуром с насосом 6. В коническом днище расположен патрубок для отвода шлама 5, а в барабане 14 размещена стальная и медная стружка 12. .Аппарат работает следующим образом.

Сточная вода, содержащая ионы тяжелых металлов, поступает по патрубку 13 во вращающийся барабан 14, в нижней части которого расположена смесь медной и стальной стружки 12. Причем, для равномерного распределения стоков в барабане патрубок подвода очищаемой воды 13 размещен в верхнем торце барабана 14, а в противоположном торце приспособление для отвода жидкости 11 выполнено в виде перфорации. Это позволяет обеспечить продолжительный контакт стоков со стружкой в барабане 14 и повысить эффективность очистки. Барабан 14 со стружкой 12 и стоками медленно вращается. При том стружка 12 стали и меди образует гальванопару, что позволяет выделять в раствор стоков ион железа (li), который вступает во взаимодействие с растворенными ионами тяжелblx металлов (например с хромом (И).

Эффективность взаимодействия стружки и загрязнений определяет: угол наклона барабана, объем стружки и объем электролита в барабане. При малых или больших углах наклона барабана стружка при вращении барабана не перемешивается, в верхней части накапливается стальная стружка, а в нижней — медная. Это ухудшает процесс очистки. Оптимальное значение угла наклона барабана 14 составляет 30-45 .

Существенное значение имеет отношение объема стоков и объема стоужки 12 в барабане 14. При малом объеме стоков и большом объеме стружки, стружка под действием силы тяжести уплотняется, увеличивается гидродинамическое сопротивление фильтрации стоков, поверхность контакта стружки и стоков уменьшается, Это уменьшает эффективность очистки. При большом объеме стоков и малом объеме стружки поверхность контакта стружки уменьшается, что также снижает зффсктивность очистки, Пример 1, Производилась очистка хромсодержэщего электролита с концентрацией хрома (И) 20 г/л, рН среды 1,35, во

Кроме этого, между нижней наклонной перегородкой 10 и нижней частью емкости 1 установлен циркуляционный контур с насосом 6, Непрорагированный с загрязнениями водород, ионы железа, алюминия и других металлов перемешивают в корпусе насоса 6 и поступают в нижнюю часть стружки 8, образуя взвешенный слой частиц, Стальная стружка 8 размещенная между диэлектрическими перегородками 4 и 9 обеспечивает эффективность отделения взвешенных веществ из сточной воды и сбор в. патрубки вывода очищенной воды, Кроме того, это позволяет предотвратить попадание в очищенную воду остатков непрореагировавшей стружки, которая выпадает в конической части емКости 1. Размер части стальной и медной стружки 12, размещенной в барабане 14, алюминиевой и стальной стружки 3, расположенной на перегородке 4 и стальной стружке 8, увеличивается по ходу движения обрабатываемой воды, В противном случае происходит снижение эффективности очистки за счетувеличания гидравлического сопротивления в слое стружки 8, уменьшения площади контакта в смеси стальной и медной стружки 12 во враща.ощемся барабане 14..

В результате электрохими еских процессов стальная стружка 8 выделяет в электролит ионы железа. которые реагируют с растворенными ионами тяжелых металлов, рН среды повышается до значений 3-4 в верхней части стружки 11 и пройдя слой алюминиевой и стальной стружки вновь поступает в циркуляционный контур насоса 6.

Происходит циркуляция очищаемой жидкости в емкости 1. Это повышает эффективность очистки.

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

Стальная стружка 8 отделена от емкости

1 диэлектрическими перфорированными перегородками 4 и 8, которые также являются корзиной для загрузки и выгрузки стру>кки из реактора. Это позволяет проводить процесс очистки сточной воды при определенных рН стоков в различных зонах аппарата и повысить эффективность очистки.

Перегородки 10 благодаря шарнирам 2 могут изменять положение, что позволяет легко производить ремонтные работы при замене стружки.

В процессе работы реактора стальная стружка 8 разрушается и мелкая фракция

5 79":.: 21

> в ащающемся барабане со стальной и медной стружкой при массовом соотношении

2,1, время обработки электролита 10 мин, Результаты испытании представлены в

I табл.1. 5

Частично обезврежен ые от ионов тяжелых металлов стоки поступают в верхнюю часть вертикальной емкости аппарата

1, где установлены перегородки 10. При э ом также поступает со стоками и часть 10 н прореэгировавших частиц железа и меди — наиболее мелкая фракция, В вязи с тем, ч о барабан 14 расположен параллельно верхней наклонной перегородке 10, непрор агировавшие частицы меди и железа дви- 15 г ясь по наклонной перегородке вверх, и ремешиваются при вращении барабана и поступают нэ нижнюю наклонную перегар >дку. Это позволяет увеличить взаимодейс вие частиц железа, что увеличивает 20 э фективность очистки, При этом рН стоков и вышается на 1,0 — 1,5 единиц, начинает обр зовываться твердая фаза гидроксидов тяелых металлов, которые могут и. сивировать поверхность стружки. Для 25 и вышения эффективности очистки в вертик льной емкости установлены горизонтальн е 4 и вертикальные 9 перфорированные д электрические перегородки, между котор ми располо>кена стальная стружка 8, а на 30 в рхней горизонтальной перегородке разм щен слой смеси алюминиевой и стальнолстру>кки 3, При этом взаимодействии гальв нопары сталь-алюминий в электролит вы" д ляется дополнительно ион ал|оминия, 35 к торый стабилизирует значение рН в пред лах 1,4 — 1,8. Это позволяет значительно у еньшить концентрацию взвешенных вееств в отработанном электролите, Кроме т ro, в электролит выделяется атомарный 40 в дород, который вступает в окислительнов сстановительную реакцию, Для более полного использования водор да в процессе очистки стоков вертикальн я емкость 1 аппарата содержит нижнюю 45 н клонную перегородку 10 с шарниром 2, к торым можно регулировать угол наклона и регородки, Верхняя и нижняя наклонные перегородки 10 установлены параллельно б рабану на шарнирах 2 с зазором относит льно стенки емкости 1 противоположной шарнирам, Это объясняется тем, что нижняя наклонная перегородка 10 является гидравли- 55 ч6ским затвором, который предотвращает попадание водорода в окружающую среду, а через зазоры поступает сточная вода, обеспечивая наиболее продолжительный кднтакт мелкой стружки и сточной воды. Это повышает эффективность очистки, 1792921

Таблица 1 выпадает в нижнюю часть емкости 1. Для удаления мелкой фракции из реактора служит патрубок для отвода шлама 5. Мелкая фракция в основном состоит из мелкосернистой стали, которая загружается во вращающийся барабан I4, где расположена стружка 12. Это позволяет более экономично использовать исходные материалы.

Пример 2. Производилась очистка смеси хром и медьсодержащих электролитов с содержанием хрома (И) — 20 г/л, меди о

Формула изобретения

Лппарат для Очистки стОчных Вод От ионовтяжелых металлов, содер>кащий барабан, установленный с возможностью вращения, в котором размещена смесь стальной и медной стружки, патрубок ввода очищаемой воды, размещенный на торце барабана, и приспосооление для отвода Обработанной воды, размещенное на противоположном торце барабана, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки воды, аппарат снабжен вертикальной емкостью с коническим днищем, барабан установлен в верхней части емкости под углом

30-45"J та кK, что часть барабана выступает над емкостью, причем объем стружки в бараб,"не относится к объему барабана, находящегося в емкости, как 1,2 — 4, патрубок подвода очищаемой воды р" змещен на верхнем торце барабана, а приспособление для отвода жидкости выполнено в виде перфорации на его противоположном торце, емкость дополнительно содержит наклонные перегородки, установленные параллельно барабану и закрепленные на шарнирах на (II) — 10 г/л, рН 1,1, Результаты испытаний и редставлен ы в табл,2.

Описанная конструкция реактора позволяет без существенных изменений мо5 дернизировать действующее оборудование гальванических производств — колокольных барабанов, гальванических ванн для проведения предочистки отработанных электролитов. Это позволяет значительно снизить

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

1792921

Таблица 2!

I *

*В знаменателе показано значение рН среды во всасывающем патрубке насоса.

За к аз 479 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР ! 113035, Москва, Ж-35, Раущская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101!

Редактор

Составитель Н. Гунин

Техред М,Моргентал Корректор С.Патрушева