Способ очистки сточной воды

 

Изобретение относится к очистке сточных вод и может быть использовано для очистки воды от тяжелых цветных металлов, хрома, органических примесей, а также для очистки растворов от примесей. Способ осуществляется путем электрокоагуляции переменным током с использованием подвижных электродов, при этом процесс ведут при плотности тока не менее 3,0 А/дм². 2 з.п. ф-лы, 3 ил. , 2 табл.

Изобретение относится к очистке сточных вод и может быть использовано для очистки воды от тяжелых цветных металлов и хрома, органических примесей, а также для очистки растворов разных веществ от примесей, содержащихся в меньшем количестве.

Известен способ очистки сточных вод от загрязнений путем электрокоагуляции с использованием постоянного тока с наложением переменного частотой 45 50 Гц с целью частичного устранения недостатков электрокоагуляции только на постоянном токе. Однако этот способ непригоден для очистки сточных вод от большинства органических примесей из-за того, что постоянный ток не разрушает органические вещества.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ очистки сточных вод от нефтепродуктов. Способ включает очистку сточных вод от нефтепродуктов путем электрокоагуляции с использованием асимметричного переменного тока с различной длительностью положительных и отрицательных импульсов.

Недостатком способа является необходимость установки специального генератора для получения асимметричного тока с заданной величиной положительных и отрицательных импульсов, что значительно усложняет аппаратурное оформление процесса и увеличивает непроизводительный расход электроэнергии.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение степени очистки сточных вод при снижении энергозатрат на проведение процесса, увеличение скорости очистки и расширение круга извлекаемых примесей.

Для решения поставленной задачи в способе, включающем очистку сточных вод путем электрокоагуляции с использованием переменного тока, согласно изобретению, используют подвижные электроды, а процесс ведут при плотности тока не ниже 3,0 А/дм².

Указанные признаки, характеризующие предлагаемое техническое решение, являются существенными и, в совокупности,обеспечивают комплексную очистку технологических растворов и сточных вод от различных веществ.

Отличительными признаками заявляемого способа являются проведение его с использованием подвижных электродов при плотности тока не менее 3,0 А/дм².

Подвижные электроды выполняются из алюминия или дюралюминия, а однополюсные неподвижные электроды из низкосортной стали.

Применением подвижных электродов создается электрическое поле переменной интенсивности и симметрии, благодаря которому осуществляются реакции, обеспечивающие интенсификацию процесса при высокой степени очистки: 1. Электрохимическое восстановление, относящееся к тем катионам и анионам, электроотрицательность (электродный или редокс-потенциал) которых меньше по абсолютной величине, чем у алюминия. Это относится к тяжелым цветным металлам.

2. Электрохимическое разрушение полярных органических молекул, неустойчивых в переменном поле.

3. Образование нерастворимых железных алюминатов и гидроксосолей алюминия и железа типа FeAl₂O₄ и Al(OH)SO₄, Al(OH)₂Cl и соосаждение с ними тяжелых металлов, например меди в виде CuAl₂O₃, хрома в виде FeCr₂O₄ и кислотных остатков.

4. Комплексообразование с железом и лигандное с ним соосаждение органических веществ и их остатков (радикалов, веществ от электрохимического разрушения R) в виде [Fe(R₆)]Cr₂O₄ или Fe(R₆)OOH.

5. Заряжение мелкокристаллических образований ионами Al³⁺ и их слипание с последующим осаждением.

6. Коагуляция осадков.

7. Адсорбция неразрушенных веществ на хорошо развитых поверхностях гидроксида железо-алюминия с последующим осаждением (аномальное смешение).

Кроме того, использование подвижных электродов обеспечивает механическое перемешивание очищаемого раствора, что также интенсифицирует процесс очистки.

Необходимым условием начала реакций в системе является величина плотности тока на электродах не менее 3 А/дм². Величина плотности тока менее 3 А/дм² не обеспечивает достаточной энергии для возникновения реакций на электродах. Повышение плотности тока более 3 А/дм² целесообразно только в том случае, если экономический эффект от очистки оправдывает энергозатраты.

Осуществление заявляемого способа поясняется с помощью рисунков, на которых представлены некоторые схемы движения электродов в зависимости от количества и вида удаляемых примесей.

На фиг. 1 показано движение электродов при очистке сточных вод от тяжелых металлов и хрома; на фиг.2 схема движения электродов при очистке раствора едкого натра от хрома; на фиг.3 показана схема движения электродов при очистке промывных вод от органических примесей.

Способ осуществляется следующим образом.

Сточные воды обрабатывают в корпусе, который выполняют в зависимости от состава исходного раствора из различных материалов. В корпусе устанавливают подвижные электроды, с помощью которых происходит перемешивание и очистка растворов.

Пример 1. Сточные воды медеплавильного завода очищают от примесей тяжелых цветных металлов с использованием движущихся электродов по схеме, представленной на фиг. 1. Обработка осуществляется при следующих параметрах: трехфазный переменный ток частотой 50 Гц, напряжение 380 В. Нулевая фаза подается на движущийся электрод 3, выполненный в виде перфорированного контейнера из алюминия или дюралюминия, заполненного железо-алюминиевой стружкой 5 в отношении 1:1 по объему.

Неподвижный цилиндрический электрод 2 из алюминия или дюралюминия устанавливают в центре бетонного корпуса 1. Неподвижные электроды 4 из стали располагают по периметру корпуса и выполняют в виде блоков любого профиля (отработанные балки, трубы, швеллеры, уголки, тавровые рельсы и т.п.). Все периферийные стальные электроды электрически соединены между собой. Наименьшая плотность тока на подвижном электроде 3 А/дм², электрод вращается со скоростью 1 об/мин.

Результаты очистки (на примере меди) приведены в таблице 1.

П р и м е р 2. Очищают раствор едкого натра концентрацией 150 г/л, загрязненный примесью шестивалентного хрома. Очистку осуществляют с использованием движущихся электродов по схеме, представленной на фиг.2. Ток переменный, трехфазный, частота 50 Гц, напряжение 380 В. Нулевую фазу подают на металлический корпус 3. Электродную систему выполняют из пакета неподвижных электродов 1, внутри которого совершает возвратное движение пакет электродов. Электроды в пакетах соединены параллельно, один пакет выполняют из алюминия или дюралюминия (2), а другой из стали (1). Возвратное движение осуществляется со скоростью 1 колебание в минуту. Расстояние между электродами в каждом пакете 20 мм, максимальное сближение электродов разных пакетов 5 мм, удаление 15 мм. Процесс осуществляют при минимальной плотности тока 3 А/дм₂.

П р и м е р 3. Очищают промывную воду металлорежущих станков от органических примесей остатков охлаждающей эмульсии. Электроды располагают по схеме, представленной на фиг.3. Подвижный электрод 2 выполняют в виде перфорированного контейнера, заполненного железо-алюминиевой стружкой.

Неподвижные электроды изготовляют из стали (1) и алюминия или дюралюминия (3). Подвижный электрод совершает возвратно-поступательное движение. Очистку осуществляют с использованием трехфазного тока напряжением 380 В и частотой50 Гц. Минимальная плотность тока 5 А/дм². Результаты очистки промывных вод с различным содержанием примесей приведены в таблице 1.

Во всех примерах для сравнения представлены результаты очистки этих же растворов, проведенной по известному способу, но со стационарно зафиксированными неподвижными электродами). Из данных таблицы 1 видно, что степень очистки по заявляемому способу увеличивается в 5 10 раз.

С целью сопоставления энергозатрат и производительности проведены исследования при оптимальных режимах очистки с использованием подвижных и стационарных электродов. Сравнительные данные, представленные в таблице 2, показывают, что расход энергии при очистке заявляемым способом снижается не менее, чем в 3 раза, а продолжительность процесса 3 20 раз.

Достоинством заявляемого способа является: возможность очистки сточных вод от различных примесей, включая органические; разделение технологических растворов, отделение одних веществ от других; использование при очистке переменного тока промышленной частоты.

Формула изобретения

1. Способ очистки сточной воды, включающий обработку ее в электрокоагуляторе с неподвижными электродами переменным электрическим током, отличающийся тем, что обработку ведут с использованием дополнительных подвижных электродов, расположенных между неподвижными электродами, при подаче на электроды трехфазного переменного тока промышленной частоты с плотностью тока не менее 3 А/дм².

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на подвижные электроды подают нулевую фазу.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что один из неподвижных электродов изготовлен из стали, а другой из алюминия или дюралюминия, а подвижные электроды изготовлены из алюминия или дюралюминия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5