Способ очистки воды

 

Изобретение относится к электрохимии и может быть использовано в технологиях очистки природных и технических вод от загрязнений. Способ очистки осуществляют электрокоагуляцией с использованием импульсного напряжения и периодического изменения полярности напряжения на электродах электрокоагулятора. Период повторяемости Т состоит из n-импульсов напряжения положительной полярности и m-импульсов отрицательной полярности длительностью τ , с паузами между импульсами напряжения длительностью τ₂ и паузы τ₃ T=(n+m)τ₁+(n+m-1)τ₂+τ₃ , где n≥m, импульсы напряжения имеют квазитреугольную форму. Длительность импульсов напряжения τ₁ , τ₂ и τ₃ , число n-импульсов положительной полярности и число m импульсов отрицательной полярности регулируют в функции концентрации загрязняющих веществ в виде С увеличением концентрации длительность пауз τ₂ и τ₃ , число n уменьшают, а длительность импульсов напряжения τ₁ и число m увеличивают при сохранении общего числа импульсов напряжения положительной и отрицательной полярности n + m = const. 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к электрохимии и может быть использовано в технологиях очистки природных и технических вод от загрязнений.

Известен способ очистки воды электрокоагуляцией при наложении переменного электрического напряжения на постоянное (авт. св. N 872461, кл. C 02 F 1/46 "Способ очистки сточных вод". О.Г. Передерин, БИ, 1981, N 38).

Недостатком способа очистки воды является низкая эффективность, что обусловлено снижением качества очистки с течением времени, большим временем проведения процесса и повышенными затратами электроэнергии.

Известен способ очистки воды электрокоагуляцией с использованием асимметричного переменного напряжения с различной длительностью и амплитудой прямого и обратного импульса напряжения (авт. св. N 981240, кл. C 02 F 1/46 "Способ очистки сточных вод от нефтепродуктов". Т.И.Халтурина БИ, 1982, N 46).

Недостатком способа очистки воды является низкая эффективность, что обусловлено снижением качества очистки с течением времени, большим временем проведения процесса и повышенными затратами электроэнергии.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ очистки воды (авт. св. N 929582 СССР, кл. C 02 F 1/46. Способ очистки сточных вод. В.В. Ковалев. БИ 1982, N 19), состоящий в обработке воды электрокоагуляцией с использованием импульсного напряжения прямоугольной формы и периодического изменения полярности напряжения на электродах электрокоагулятора.

Недостатком прототипа является низкая эффективность технологического процесса очистки воды, что обусловлено снижением качества очистки с течением времени в ходе проведения процесса, повышенными затратами электроэнергии, большим временем проведения процесса.

Задача изобретения повышение эффективности процесса очистки воды, что является целью изобретения.

Повышение эффективности технологического процесса достигается тем, что в способе очистки воды электрокоагуляцией с использованием импульсного напряжения и периодического изменения полярности напряжения на электродах электрокоагулятора, период повторяемости Т устанавливают состоящим из n импульсов напряжения положительной полярности и m импульсов напряжения отрицательной полярности длительностью τ₁ с паузами между импульсами напряжения длительностью τ₂ и паузы длительностью τ₃ T=(n+m)τ₁+(n+m-1)τ₂+τ₃ n≥m, импульсы напряжения имеют квазитреугольную форму, длительности импульсов напряжения τ₁ и пауз τ₂ и τ₃, число n импульсов напряжения положительной полярности и число m импульсов напряжения отрицательной полярности регулируют в функции концентрации загрязняющих веществ в воде, причем с увеличением концентрации загрязняющих веществ в воде длительности пауз τ₂ и τ₃ число n импульсов напряжения положительной полярности уменьшают, а длительность импульсов напряжения τ₁ и число m импульсов напряжения отрицательной полярности увеличивают при сохранении общего числа импульсов напряжения положительной n и отрицательной m полярности -- n + m const.

Существенным отличием, характеризующим изобретение, является повышение эффективности технологического процесса очистки воды за счет снижения затрат электроэнергии, времени проведения процесса и повышения качества очистки. Это достигается оптимизацией формы напряжения на электродах, уменьшением влияния явления пассивации электродов электрокоагулятора оптимальным регулированием электрического режима электрокоагулятора.

Полученный технический результат изобретения состоит в повышении эффективности процесса очистки воды, которое обусловлено введением новых действий, а также последовательностью их осуществления в способе очистки воды, т.е. отличительными признаками. Таким образом, отличительные признаки предлагаемого способа очистки воды являются существенными.

На чертеже приведена диаграмма напряжения, прикладываемого к электродам электрокоагулятора для случая n=3, m 2, где обозначено следующее: u напряжение на электродах электрокоагулятора; τ₁ длительность импульса напряжения; τ₂ длительность паузы между импульсами напряжения; τ₃ длительность второй паузы; T период повторяемости; t время.

Способ очистки воды реализуется следующими действиями. На электроды электрокоагулятора периодически подают импульсы напряжения положительной и отрицательной полярности. Период повторяемости Т устанавливают состоящим из n-импульсов напряжения положительной полярности и m-импульсов напряжения отрицательной полярности длительностью τ₁ с паузами между импульсами напряжения длительностью τ₂ и паузы τ₃ в соответствии с условием T=(n+m)τ₁+(n+m-1)τ₂+τ₃, где n ≥ m. Импульсы напряжения имеют квазитреугольную форму.

Длительности импульсов напряжения τ₁ и пауз τ₂ и τ₃ число n импульсов напряжения положительной полярности и число m-импульсов напряжения отрицательной полярности регулируют в функции концентрации загрязняющих веществ в воде, причем с увеличением концентрации загрязняющих веществ в воде длительности пауз τ₂ и τ₃ число n-импульсов напряжения положительной полярности уменьшают, а длительность импульсов напряжения τ₁ и число m-импульсов напряжения отрицательной полярности увеличивают при сохранении общего числа импульсов напряжения положительной n и отрицательной m полярности n + m const.

Очистка воды от нефтепродуктов осуществлялась в электрокоагуляторе с горизонтальными перфорированными растворимыми электродами из алюминия. Сравнение результатов для вариантов проведения технологического процесса приведены в табл. 1 и 2.

В табл. 1 и 2 вариант 1 соответствует исходному способу очистки воды.

Вариант 2 табл. 1 соответствует следующим характеристикам процесса: n=3; m=1; τ₁ = 80 мкс; τ₂ = 50 мкс; τ₃ = 230 мкс;u=60 В.

Вариант 3 табл. 1 соответствует: n=3; m=1; τ₁ = 120 мкс; τ₂ = 50 мкс; τ₃ = 290 мкс;u=60 В.

Вариант 2 табл. 2 соответствует: n=2; m=2; τ₁ = 80 мкс; τ₂ = 50 мкс; τ₃ = 230 мкс;u=60 В.

Вариант 3 табл. 2 соответствует: n=2; m=2; τ₁ = 120 мкс; τ₂ = 30 мкс; τ₃ = 220 мкс;u=60 В.

Расстояние между электродами электрокоагулятора во всех вариантах равно 8 мм. Напряжение между электродами в исходном варианте 12 В, длительность прямого и обратного импульса напряжения 0,5 мин.

При использовании предлагаемого способа очистки воды существенно снижается влияние эффекта пассивации пластин. Электроды электрокоагулятора не загрязняются в течение большого числа циклов очистки. При очистке способом, выбранным за прототип, электроды покрываются темным налетом в течение 10 15 циклов (40 45 мин), а напряжение между электродами возрастает в 1,3 1,5 раза.

По сравнению с прототипом затраты электроэнергии при очистке воды от нефтепродуктов могут быть снижены в 3 5 раз при равном времени проведения процесса. Кроме того, может быть повышено качество очистки воды на 3 5% (снижена конечная концентрация загрязняющих веществ). При одинаковых затратах электроэнергии снижается в 2 4 раза время проведения технологического процесса.

Эффект повышения эффективности технологического процесса очистки воды достигается за счет обеспечения лучших условий для коагуляции и флотации загрязняющих веществ, оптимизации процесса газовыделения и снижения влияния пассивации электродов электрокоагулятора на процесс очистки.

Формула изобретения

Способ очистки воды электрокоагуляцией с использованием импульсного напряжения с периодическим изменением полярности напряжения на электродах электрокоагулятора, отличающийся тем, что период Т повторяемости состоит из n импульсов напряжения положительной полярности и m импульсов напряжения отрицательной полярности длительностью τ₁ с паузами между импульсами длительностью τ₂ и паузы длительности τ₃ и определяется по формуле
T=(n+m)τ₁+(n+m-1)τ₂+τ₃,
где n ≥ m,
импульсы напряжения имеют квазитреугольную форму, длительность импульсов напряжения пауз и число импульсов напряжения положительной и отрицательной полярностей регулируют в функции концентрации загрязняющих веществ в воде, причем с увеличением концентраций загрязняющих веществ длительность пауз и число импульсов напряжения положительной полярности уменьшают, а длительность импульсов напряжения и число импульсов напряжения отрицательной полярности увеличивают при сохранение общего числа импульсов напряжения положительной и отрицательной полярности n + m const.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2