Устройство для обработки грунтов и других увлажненных сред

 

Изобретение относится к обработке грунтов, илов и др. увлажненных дисперсных сред с целью очистки от металлов, солевых и др. загрязнений. Обрабатываемая среда разделена на отсеки экранами из диэлектрического материала, устанавливаемыми на глубину обработки и поверху - выше возможного уровня воды в отсеке, по границам отсеков расположены горизонтально обсадные трубы, в которых установлены соответственно в одной - катод, в другой - анод биполярных электродов. Отсеки разделены посередине экранами из диэлектрического материала, установленными на глубину, обеспечивающую расчетный электрохимический перенос примесей под ними. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к обработке грунтов, илов и др. увлажненных дисперсных сред, с целью очистки от металлов, солевых и др. загрязнений.

Существующие технологические способы, например, переработки канализационных стоков городских водопроводов сопровождаются образованием больших объемов влагонасыщенных осадков (илов), содержащих огромное число загрязнений и плохо отдающих влагу. Соответствующие поля орошения выводятся из хозяйственного оборота и могут загрязнять окружающую среду.

Известен способ электрохимической обработки осадков сточных вод по [1] в котором отделение твердой фазы производят в электрическом поле. Недостатком [1] является малая производительность, сложность и энергоемкость соответствующей технологии, осуществляемой путем обработки среды на вращающемся электроде.

Массовые экологические загрязнения, связанные как с интенсификацией промышленного производства, так и с радиоактивным и бытовым загрязнением объектов жизнепользования, требуют очистки значительных объемов сред на илосборниках, промплощадках и т.п. а также локализации загрязненных территорий. Сюда же относится острая проблема выведения из хозяйственного оборота (опустынивание) значительных территорий как из-за промышленного загрязнения, так и из-за вторичного засоления почвогрунтов. Проблематичность повторного полезного использования канализационных илов и др. материалов из-за их загрязнений, как правило, делает невозможным и использование соответствующих емкостей.

Электрохимическая обработка увлажненных дисперсных сред по [2] принятая за прототип, производится с помощью погружаемых в обрабатываемую среду в шахматном порядке специальных элементов, обеспечивающих электрохимический вынос из среды соответствующих загрязнений (в общем случае, изменяющих состав, прочность, влажность и др. свойства материала).

Недостатки прототипа: необходимость значительного количества дорогих электродов, большая протяженность кабелей при значительном поперечном сечении проводников, трудоемкость установки и эксплуатации устройств, проблематичность их повторного использования, невозможность работы при появлении воды над обрабатываемой средой, например, после выпадения осадков.

С целью устранения недостатков известных устройств предлагается разделить обрабатываемую среду на отсеки экранами из диэлектрического материала, устанавливаемыми на глубину обработки с высотой верхней кромки выше возможного уровня воды в отсеке, по границам отсеков расположить горизонтально обсадные трубы (канавы), в которых установить биполярные электроды (в одной катод, в другой анод), а отсеки разделить экранами из диэлектрического материала на глубину, обеспечивающую расчетный электрохимический перенос примесей под ними; возможно выполнение биполярных электродов в виде вертикально установленных в коротких обсадных трубах в верхней части обрабатываемой среды и соединенных между собой без продольного кабеля; экран может быть выполнен в виде инъецированных в среду завес из воздуха или отверждающейся жидкости.

Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых обрабатываемая среда 1 разделена на отсеки экранами 2 из диэлектрического материала, установленными на глубину обработки среды. При этом возможные зазоры или небольшие отверстия в экране существенной роли не играют. По краям каждого отсека на поверхности обрабатываемой седы выполнены электроды, укладываемые как горизонтально (фиг. 1), так и в коротких вертикальных обсадных трубах (фиг.2). По обе стороны экрана 2 установлены биполярные электроды в канавах 3 (фиг.1) или в вертикальных коротких обсадных трубах (фиг.2), где соответственно находятся анод 4 и катод 5 (монополярные электроды по краям обрабатываемого массива) или соответственно 6 и 8 биполярного электрода 7. Вертикально установленные биполярные электроды соединены только попарно и не имеют продольных связей. Каждый отсек разделен посередине экраном 9 из диэлектрического материала, установленным на глубину, обеспечивающую расчетный электрохимический перенос примесей сырья под ним. Верхние кромки кранов 2 и 9 установлены выше возможного уровня воды в отсеке.

Возможно выполнение экранов путем инъекцирования в обрабатываемую среду завес из воздуха или отверждающейся жидкости (например, неэлектропроводный бетон или полимерный материал).

Работает заявленное изобретение следующим образом. Благодаря электрическому напряжению, подаваемому от источника тока на монополярные электроды 4 и 5, ток идет от катода 5 через среду 1 в обход экрана 9 к аноду 8 биполярного электрода 7. Далее за экраном 2 от следующего катода 6 идет обработка следующего отсека. Пи этом примеси, извлекаемые из обрабатываемой среды в результате соответствующих электрохимических процессов, собираются в поглотителях канав (обсадных труб) 3.

Заявленное предложение обеспечивает посредством дешевых и технологических экранов "охват" всего обрабатываемого материала электрическими токами. Из обрабатываемого сырья удаляются не только примеси в виде ионов, но и жидкости, что ведет к уплотнению материала и удалению из него не только воды, но и жидких загрязнений типа нефтепродуктов и растворенных в воде кислот, солей и др. химических веществ. В свою очередь, очистка воды от перечисленных примесей осуществляется проще, чем очистка от них влажных дисперсных сред. Жидкости (водные и др. растворы) собирают на катоде. Поэтому катодные обсадные трубы (канавы) должны соединяться с приемниками (резервуарами) жидкости.

В качестве электродов для данного изобретения оптимальным образом подходят кабельные системы по заявке на изобретение тех же авторов "Анодный заземлитель", направляемой одновременно с настоящей заявкой. Могут использоваться также электроды по [3] или др.

Одно из главных преимуществ заявленного предложения возможность создания мобильных установок, которые могут переноситься с места на место по мере обработки материала, а также их способность работать в любую погоду (из-за превышения экранов над возможным уровнем воды, слой воды на поверхности среды, например, после дождя, не замкнет электрическую цепь). Это позволяет также производить непосредственную обработку донных илов в естественных водоемах (например, после радиоактивных и др. выбросов).

Таким образом, заявленное предложение позволяет за счет уменьшения длины кабелей (ввиду того, что отпадает необходимость запитывания каждого электрода, которых в прототипе устанавливается на значительную глубину достаточно много (для охвата всего объема среды)) увеличить электрическое напряжение и соответственно снизить силу тока, а значит, уменьшить сечение проводов и сохранить количество дорогостоящих электродов, существенно уменьшить трудоемкость строительных и эксплуатационных работ, а также обеспечить многократное использование оборудования.

Литература 1. Авт.свид. СССР N 648539, кл. C 02 F 1/467, 1977 2. Стендер В.В. Прикладная электрохимия. Изд. Харьковского университета, 1965.

3. Патент США N 4452683, кл. 204 196, 1984.

Формула изобретения

1. Устройство для обработки грунтов и увлажненных сред, включающее нерастворимые электроды, обсадные трубы, кабельную сеть, источник тока и приемник удаляемых примесей, отличающееся тем, что обрабатываемая среда разделена на отсеки экранами из диэлектрического материала, устанавливаемые на глубину обработки, а верхний край экрана установлен выше возможного уровня воды в отсеке, обсадные трубы расположены горизонтально по границам отсеков, электроды выполнены биполярными, причем анодная и катодная части электродов размещены в соседних обсадных трубах, в отсеках установлены экраны из диэлектрического материала, размещенные на глубину, обеспечивающую электрохимический перенос примесей под ними.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диэлектрические экраны выполнены из отверждающейся жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2