Устройство для гальванохимической очистки сточных вод

 

Изобретение относится к очистке промышленных сточных вод, в частности сточных вод гальванических производств и предприятий цветной металлургии. Корпус устройства выполнен в виде двух вертикальных неподвижных цилиндрических соосных емкостей. Устройство снабжено тангенциальными патрубками для ввода воды. Внутренний сливной патрубок для вывода очищенной воды с раструбом и решеткой расположен в центре корпуса и соединен со сливной трубой. Пульсационная камера выполнена в виде усеченного конуса, у которого большее основание расположено на перфорированной боковой стенке корпуса. Несколько пульсационных камер размещены по горизонтальным осям корпуса. Технический результат - снижение затрат и повышение эффективности очистки сточных вод от катионов тяжелых металлов и анионов. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для обработки промышленных сточных вод и может быть использовано для обезвреживания стоков гальванических, металлургических, химических производств от различных загрязнений, например примесей цветных и тяжелых металлов, галогенидов, цианидов, а также масляных и нефтяных примесей.

Известно устройство в виде вертикальной цилиндрической колонны с наполнителем, патрубками ввода и вывода стоков и воздуха. Корпус колонны жестко закреплен на платформе, установленной на опорах с возможностью совершения колебательных движений, платформа снабжена электродвигателем, на валу электродвигателя перпендикулярно его оси жестко закреплена штанга с размещенным на ней грузом [1].

Известно устройство, работающее в пульсационном режиме и состоящее из цилиндрического корпуса, расположенного вертикально, пульсационной камеры, слоя наполнителя, размещенного между нижней и верхней ограничительной решетками и снабженного вертикальными вставками в виде гофрированных полос [2,3].

Гальванокоагулятор [2] является наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков и принимается в качестве прототипа.

Необходимым условием для эффективного проведения процесса очистки сточных вод при использовании метода гальванохимической обработки является фактор перемешивания элементов гальванопары. В процессе перемешивания компонент гальванопары, различающихся по своим физико-механическим параметрам, будет происходит расслоение компонентов наполнителя, что приведет к снижению очистки, т. к. эффект короткозамкнутой гальванопары наблюдается только в условиях непосредственного контакта элементов между собой. Для оптимизации условий аэрации обрабатываемого стока необходимо стремиться к снижению диаметра пузырьков воздуха.

Процесс очистки сточных вод методом гальванохимической обработки является массообменным, к существенным факторам, влияющим на его интенсивность (эффективность) относится характер гидродинамической обстановки на границе раздела фаз: наполнитель (твердая фаза) - обрабатываемый раствор (жидкая фаза).

Одним из наиболее радикальных методов, позволяющих преодолевать литимирующее воздействие диффузионного барьера, является создание нестационарной гидродинамической обстановки на границе раздела фаз, например, при помощи пульсаций обрабатываемого потока жидкости.

Целью и техническим результатом изобретения является снижение затрат и повышение эффективности очистки СВ от катионов тяжелых металлов и анионов.

Технический результат в устройстве для очистки промышленных сточных вод достигается тем, что сточные воды взаимодействуют с гальванопарой в центробежном поле, на пристенный слой гальванопары периодически накладываются боковые пульсации.

Отличительные от прототипа признаки заявляемого устройства: предлагается устройство идеального вытеснения, очистка практически не лимитирована; корпус устройства выполнен в виде двух вертикальных неподвижных цилиндрических соосных емкостей; сточные воды поступают по тангенциальным направляющим по разным сторонам корпуса емкости в его нижней и верхней части на разной высоте, расположены навстречу друг другу; пульсационная камера выполнена в виде усеченного конуса, у которого большое основание прикреплено к перфорированной боковой стенке корпуса цилиндра, при этом диаметр отверстий перфорированной стенки убывает в вертикальном направлении; на пристенный слой гальванопары накладывают боковые пульсации.

Недостатками известного устройства являются 1. Внутреннее размещение пульсационной камеры с объемом от 0,1 до 0,4 от общего устройства сокращает на указанные доли соответственно общий полезный объем устройства.

2. Выполнение пульсационной камеры в виде усеченного конуса, у которого большое основание расположено на уровне верхнего слоя наполнителя не рационально, т. к. объем гальванопары в верхней части снижается, что приводит к снижению эффективности процесса гальванохимической очистки за счет увеличения скорости потока и уменьшения контакта раствора с гальванопарой. Возможно заклинивание движения гальванопары.

3. Помещение в слое наполнителя параллельно оси корпуса вставок в виде гофрированных полос усложняет процесс создания на стадии загрузки и выгрузки насадки.

4. Периодичность прохождения потока очищаемых сточных вод через наполнитель вследствие необходимости создания избыточного давления воздуха в пульсационной камере, в результате чего запирается линия подачи очищаемой жидкости.

5. Недостаточная эффективность очистки вследствие постепенной пассивации поверхности частиц наполнителя между моментами встряхивания последнего и образования отдельных струй потока очищаемых сточных вод в слое наполнителя за счет создания избыточного давления воздуха в пульсационной камере и разрыхления наполнителя.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показано устройство для гальванохимической очистки сточной воды, состоящее из корпуса 1 в виде двух вертикальных неподвижных цилиндрических соосных емкостей, оснащенного патрубками ввода 2, внутренним сливным патрубком 3 с ограничительной решеткой 4 и раструбом 5, расположенным по центру и соединенным со сливной трубой, размещенной в центре крышки корпуса, пульсационной камерой 6, наполнителем из дисперсного материала гальванопары 7, эжектором 8, люками 9 и 10 для загрузки и разгрузки гальванопары.

Устройство работает следующим образом.

Обрабатываемая среда (раствор очищаемой жидкости) подается в емкость 1 под давлением через патрубки ввода 2, установленные тангенциально по разным сторонам корпуса емкости в его нижней и верхней части на разной высоте для создания вращения потока в противоположные стороны, заполняет внутренний объем устройства для гальванохимической обработки и взаимодействует с наполнителем 7. Через эжектор 8 в систему подается воздух по обводной линии между всасывающим и напорными трубопроводами центробежного насоса (на чертеже не показано), благодаря чему усиливается эффект гальванохимической очистки раствора от содержащихся в нем примесей, вследствие высокой скорости растворения воздуха в воде.

В пульсационной камере, выполненной в виде усеченного конуса, у которого большее основание прикреплено к перфорированной боковой стенке корпуса цилиндра, при этом диаметр отверстий перфорированной стенки убывает в вертикальном направлении, периодически с определенной частотой(0,25-2,5 Гц) создают избыточное давление, подавая сжатый воздух под давлением 0,07 МПа, под действием которого часть жидкости вытесняется из пульсационной камеры 6 и, распределяясь между пульсационной камерой и перфорированной обечайкой корпуса 1 периодически оттесняет пристеночную гальванопару, взрыхляет (выдавливает) наполнитель 7, перемещая его к центру и затем в вертикальное направление, вызывая разрушение возможных агломератов частиц наполнителя. Пульсационные воздействия, наложенные на поток обрабатываемой жидкости (промышленного стока), выполняют также задачу по перемешиванию частиц наполнителя, предотвращая их цементацию. Интенсивность перемешивания определяется произведением частоты пульсации на ее амплитуду. Чем больше концентрация примесей в сточных водах, тем устанавливается большая интенсивность перемешивания.

При снятии избыточного давления в камере 6 поток жидкости устремляется из кольцевого пространства внутри емкостей 1 в камеру 6, увлекая частицы наполнителя 7 в обратном направлении. Пульсационная камера одновременно насыщает сточные воды в корпусе диспергированным воздухом, так как диаметр отверстий перфорированной стенки убывает в вертикальном направлении. В результате таких колебании и столкновений частиц наполнителя 7 происходит непрерывное обновление диффузионного пограничного слоя на поверхности частиц гальванопары, благодаря чему увеличивается эффективность массообменных процессов между твердой и жидкими фазами, и, следовательно, возрастает эффективность очистки. Пульсационные камеры размещены по горизонтальным осям корпуса. Количество их устанавливается в зависимости от производительности устройства.

Очищенная вода вместе с гидроксидами металлов выводится из устройства через внутренний сливной патрубок 3 с ограничительной решеткой на нижнем конце 4 и раструбом 5, расположенным по центру корпуса и соединенным со сливной трубой, размещенной в центре крышки корпуса.

Главной действующей в устройстве силой является центробежная сила инерции, возникающая при вращении раствора благодаря тангенциальной подаче исходного раствора и осевой разгрузке продуктов. Под действием центробежной силы компоненты гальванопары отбрасываются к внутренней стенке корпуса устройства, частицы контактируют между собой, раствор проходит наполнитель с гальванопарой 7 и выносится со сливом из емкости.

Загрузка гальванопары осуществляется через люк 9, а выгрузка через люк с рукояткой 10.

Использование газораспределительного блока позволяет повысить эффективность процесса очистки, т.к. обеспечивает возможность проведения массообменных процессов гальванохимической очистки в присутствии кислорода.

Ввиду того, что в заявленном устройстве отсутствуют подвижные механические элементы, энергозатраты при его эксплуатации минимальны. Коэффициент использования объема аппарата оказывается в заявленном устройстве равным 1, так как пульсационная камера вынесена наружу за пределы корпуса 1.

Предлагаемое техническое решение соответствует критериям промышленной применимости, новизны и изобретательского уровня. Заявляемое устройство, имеющие высокую эффективность и эффективность очистки сточных вод, будет промышленно применимым.

Источники информации 1. Патент РФ N 2130433 С1, 20.05.1999.

2. Патент РФ N 2079440 С1, 20.05.1997.

3. Патент РФ N 2111175 С1, 20.05. 1998.

Формула изобретения

1. Устройство для гальванохимической очистки сточных вод, содержащее емкость, заполненную гальваномассой, с патрубками подвода сточной воды, отвода обработанной воды, подачи гальванопары и удаления шламов и пульсационной камерой, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде двух вертикальных неподвижных цилиндрических соосных емкостей, патрубки подвода сточной воды расположены по тангенциальным направляющим по разные стороны корпуса в его нижней и верхней частях, внутренний сливной патрубок для отвода отработанной воды с решеткой и раструбом расположен по центру корпуса и соединен со сливной трубой, размещенной в центре крышки корпуса, а боковая пульсационная камера прикреплена к перфорированной стенке корпуса, при этом устройство дополнительно снабжено эжектором.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пульсационная камера выполнена в виде усеченного конуса, у которого большее основание расположено на перфорированной боковой стенке корпуса.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус содержит несколько пульсационных камер, размещенных по его горизонтальным осям.

РИСУНКИ

Рисунок 1