Электролизер для очистки сточных вод

 

В. С. Журков, В.И. Затыльников, A.A. Ф аЬфянрВ, Г. В. Слепцов, В.К. Дмитренко, А.Г. За>фряйвская,,:;:,> и Е.Я. Сокол

< Ф.

Всесоюз ный научно-исследователь ский по охране вод и Харьковский отдел Всесо научно-.исследовательского института канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии "Водгео" (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ

ВОД

Изобретение относится к технологии Очистки промышленных и бытовых сточных вод, а именно к устройствам для электролитической обработки сточ ных вод, содержащих мелкодиспергированные загрязняющие вещества, например полимеры, лаки, краски, белки, жиры, нефтепродукты, поверхностно-активные вещества, и может быть использовано в химической, машиностроительной, горной, пищевой и др. отраслях промышленности.

Известен электролизер, в котором вертикально расположенные пластинчатые электроды снабжены.очистительным устройством, выполненным в виде скребков гребенчатого типа, изготовленных из тонконепроводящего материала (1).

Такие скребки сложны в конструктивном исполнении, из-за малого расстояния между электродами они не способны эффективно удалять прочные пассивирующие пленки и отложения, что приводит к заклиниванию очистительных устройств. В процессе износа скребки под действием нескомпенсированных сил внутреннего напряжения подвержены деформации, что снижает надежность и затрудняет эксплуатацию. Данное очистительное устройство требует дополнительного расхода электроэнергии.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для электролитической очист ки жидкостей, содержащее желоб, анод

I выполненный в виде конвейерной лен)g ты, катод, выполненный в виде плоско

ro листа, и очистительное устройство. Конвейерная лента выполнена в виде шарнирно соединенных между собой поплавков, а плоский лист катода установлен на дне желоба. Конвейе. рная лента соединена,с приводом.

Очистительное устройство выполнено в виде установленных сверху над конвейерной лентой скребков, под .20 которым закреплен лоток, соединенный с емкостью. В желобе установлены перегородки с сопловыми щелями.

Устройство обеспечивает очистку жидкости от микроводорослей.и других микроорганизмов, содержащихся в жидкости, путем поляризации .и оседания в виде пленки на поверхность положительно заряженных поплавков анодов с последующей очисткой их е

1000406,скребком и таким образом удалением из жидкости водорослей f 2 j.

Недостатком устройства является его малая производительность, так как гидроокись металла анода, необходимая для электрокоагуляции загрязняющих сточную воду веществ, в такой конструкции образуется толь-, ко в межэлектродном пространстве, . т.е. между конвейерной лентой и листовым катодом, расположенным ,,под этой лентой, а объем этого межэлектродного пространства ограничен, поскольку увеличение его путем уве- личения расстояния между конвейерной лентой и пластиной катода ведет к значительному повышению расхода электроэнергии, следствием чего являются повышение затрат на проведение процесса очистки. В этом устройстве необходимо периодически производить замену конвейерной ленты, так как поплавки являются растворимым анодом. Переходные контакты в шарнирных соединениях поплавков создают дополнительные потери электроэнергии, кроме того, в процессе обработки сточной воды выпадающие из нее загрязняющие вещества.оседают на горизонтально расположенный под конвейерной лентой катод, поэтому требуется периодически оста-. навливать процесс обработки воды для очистки катода от осевших на него веществ.

Цель изобретения - повышение производительности и снижение затрат на проведение процесса очистки.

Поставленная цель достигается тем, что в электролизере, содержа- щем желоб, анод, выполненный в виде конвейерной ленты, катод, выполненный в виде плоского листа, и очистное устройство, катод и анод выполнены из нерастворимого при электролизе материала и установлены вертикально на противоположных концах желоба по ходу очищаемой воды, дно желоба выполнено наклонным от катода к аноду и снабжено покрытием.из электроизоляционного эластичного материала, а между анодом и катодом размещена конвейерная лента, выполненная из токонепроводящего мате риала с шарнирно прикрепленными к ней растворимыми электродами, причем нижняя ветвь конвейерной ленты размещена в желобе параллельно -его дну на высоте меньшей, чем высота растворимых электродов, а ветвь ленты, размещенная у анода, установлена параллельно аноду и между ними расположено очистное устройство в виде щеток, расположенное выше уровня очищаемой воды.

При этом дно желоба у вертикальных электродов имеет приямки, при5

35 чем приямок, расположенный у анода, снабжен патрубком вывода шлама.

На фиг. 1 изображен электролизер, общий вид, разрез; на фиг. 2 - разрез A-A. на фиг. 1.

Электролизер для очистки сточных вод содержит расположенный в нижней части корпуса 1 желоб 2, анод 3, катод 4, растворимые электроды 5, очистное устройство б, патрубки 7 и

8 ввода очищаемой воды, патрубки 9 и 10 вывода очищенной воды, патрубок 11 вывода шлама °

Анод 3 выполнен из нерастворимого при электролизе материала, например нержавеющей стали, в виде соединенной с приводом 12 конвейерной ленты 13 и установлен в конце желоба 2 у стенки корпуса 1, на ко° торой размещены патрубки 9 и 10 вы вода очищенной воды. Выполнение анода 3 в виде вертикально установленной конвейерной ленты обеспечивает непрерывность работы в широком диапазоне значений плотности тока, так как при таком выполнении анода 3 уменьшается его загрязненность, поскольку в работе участвует только та часть анода 3, которая погружена в обрабатываемую воду, а другая часть находится под очисткой. Кроме того, такая конструкция с периодическим перемещением обеспечивает сравни тельно простой токопровод к аноду 3 и беспрерывную очистку его поверхности, что способствует повышению эффективности работы электролизера.

Катод 4 выполнен в виде плоского листа из нерастворимого при электролизе материала, например графи40 та или нержавеющей стали, и установлен вертикально на противоположном от анода 3 конце желоба 2 по ходу очищаемой воды, т.е. у стенки корпуса 2, на которой размещены патрубки 7 и 8 ввода очищаемой воды.

Между анодом 3 и катодом 4 размещена конвейерная лента 13 из токонепроводящего материала с шарнирно прикрепленными к ней растворимыми электродами 5, которые выполнены в виде включенных биполярно пластин °

Нижняя ветвь конвейерной ленты 13 размещена в желобе 2 параллельно его дну на высоте меньшей, чем высота растворимых электродов 5, а ветвь

55 ленты 13,. размещенная у анода 3, установлена параллельно аноду 3. Пластины растворимых электродов 5 выполнены из алюминия или его сплавов.. Выполнение пластин растворимых элек

60 тродов из алюминия или его сплавов обеспечивает устойчивую злектрообработку воды и в то же время упрощает конструкцию конвейерной ленты 13, так как сравнительная легкость материала снижает силовые нагрузки

1000406

65 и позволяет экономить электроэнер-— гию.

Между анодом 3 и размещенной параллельно с ним ветвью конвейерной ленты 13 расположено очистное устройство 6, которое выполнено. в виде щеток, расположенных выше уровня очищаемой воды.

Предлагаемое выполнение растворимых электродов 5 обеспечивает создание большой площади этих электродов, что повышает производительность электролизера без увеличения расхода электроэнергии, кроме того, обеспечивается эффективная очистка их поверхностей, так как очистное уст ройство 6 установлено на вертикаль ном участке конвейерной ленты 13 °

Выполнение конвейерной ленты 13 из токонепроводящего материала обеспечивает электроизоляцию растворимых электродов 5 от анода 3 и като.да 4.

Конвейерная лента 13 соединена кинематически с приводом 14, а очистное устройство 6 соединено с приводом 15. Дно желоба 2 у катода

4 и анода 3 имеет приямки 16 и 17, причем приямок 17, расположенный у анода 3, снабжен патрубком 11 вывода шлама. Начало нижней ветви кон-. вейерной ленты 1.3 расположено под приямком 16, а конец этой ветви расположен над приямком 17.

Дно желоба 2 выполнено наклонным от катода 4 к аноду 3 и снабжено покрытием 18 из электроизоляционного эластичного материала, таким же. покрытием 18 снабжены и стенки желоба 2. Выполнение дна с уклоном обеспечивает устойчивое прохождение обрабатываемой воды и смыв выпадающего на дно шлама.

Патрубок 7 установлен на уровне нижней ветви конвейерной ленты 13 и предназначен для ввода очищаемой воды с загрязняющими воду веществами, удельный вес которых больше удельного веса воды, а для вывода очищенной воды от таких загрязняющих веществ .предназначен патрубок

9 вывода очищенной воды, который установлен в придонной части желоба

2. К патрубку 9 посредством вентиля или задвижки 19 присоединен трубопровод 20, который выполнен коленообразным, а верхняя точка поперечного среднего сечения колена расположена на уровне нижней ветви конвейерной ленты 13.- Верхняя часть этого коленообразного трубопровода

20 соединена с атмосферой, например, трубкой 21.

Патрубок 8 установлен в придонной части желоба 2, точнее приямка 16, и предназначен для ввода очищаемой воды с загрязняющими воду веществами, удельный вес которых меньше удельного веса воды, а для вывода очищенной воды от таких загрязняющих веществ предназначен натрубок

10, который установлен на уровне нижней ветви конвейерной ленты 13.

Стенка корпуса 1, на которой размещены патрубки 9 и 10 вывода. очищен-, ной воды имеет щелевое окно с переливным порогом 22, который расположен выше уровня нижней ветви конвейерной ленты 13, т.е. выае патрубка 10 вывода очищаемой воды. Целевое окно через переливной порог 22 соединено посредством лотка или трубопровода с емкостью или с системой сбора очищенной воды (не показаны .

С последней системой соединены.трубопроводы от патрубков 9 и 10, тру-. бопровод, присоединенный к патрубку 10, имеет вентиль 23. К патрубкам

7 и 8 подсоединены трубопроводы (не показаны, снабженнйе управляемыми вентилями. Вентили могут иметь ручное управление или дистанционное.

Управление приводами 12, 14 и 15 и вентилями может осуществляться автоматически с единого пункта. Под очистным устройством 6, т.е. щетками, установлены поддоны 24 и 25.

Электролизер для очистки сточных вод работает следующим образом.

Подлежащие очистке сточные воды подают в электролизер через патрубок

7, если удельный вес -содержащихся в воде загрязняющие вещества больше удельного веса воды, или же через

З5 патрубок 8, если удельный вес заг»! рязняющих веществ меньше удельного веса воды. Обрабатываемая сточная вода заполняет желоб 2 и уровень поддерживается до нижней ветви кон40 вейерной ленты 13. Уровень устанавливают и регулируют расположением патрубка 10, выполнением трубопровода 20 и наличием переливного порога 22 °

Степенью открытия вентилей, находящихся на подводящих трубопрово дах к патрубкам 7 и 8, и вентилей

19 и 23, установленных на патрубках

9 и 10 вывода очищенной воды, ус-. танавливают необходимый расход обрабатываемой сточной воды через электролизер, точнее устанавливают скорость прохождения воды по желобу—

2.

Анод 3 и катод 4 подключают к. источнику постоянного тока. Включают привод 14 конвейерной ленты 13 и растворимые электроды 5 перемещаются в желобе 2 в направлении от катода 4.к аноду 3. Так как начало нижней ветви конвейерной ленты

13 размещено над приямком 16, это обеспечивает удобный ввод пласткн растворимого электрода 5 в желоб 2, потому что каждая из пластин перед входом в желоб 2 опускается нижним

1000406 своим концом в приямок 16. A поскольку нижняя ветвь конвейерной ленты

13 размещена в желобе 2 параллельно его дну на высоте меньшей, чем высота пластин растворимых электродов 5, то при втягивании пластины растворимого электрода 5 в желоб 2 эти пластины нижнег частью наталкиваются на порог между приямком 16 и дном желоба 2, а верхняя часть при этом втаскивае-ся в желоб 2, поэто-. му пластины растворимого электрода 5 далее н желобе 2 протаскиваются в наклонном положении, т.е. верхняя кромка опережает нижнюю. На пластину действует при этом и напор обрабатываемой воды. Покрытие 18, т.е. резина, способствует протаскиванию пластины растворимого электрода 5 по желобу 2 с меньшим истиранием и одновременно, играет роль .уплотнения, разделяя пространство желоба 2 на отдельные секции, н которых происходит обработка води, т.е. между катодом 4 и анодом 3 в желобе 2 создается разделенная растворимыми электродами 5 активная часть электролизера и, кроме того, обеспечиваетея надежное биполярное включение растворимых электродов 5.

В результате того, что активная зона желоба 2 покрыта эластичным материалом, обеспечивается легкость прохождения пластин растворимых электродов 5 по желобу 2, дол говечность их работы, так как они меньше истираются, сравнительно просто удаляются отложения шлама на стенках и на дне желоба 2, пластины при прохождении препятствуют нарастанию отложений, а при выполнении желоба 2 и покрытия 18 съемными обеспечивается простота эксплу. атации электролиэера.

Сточная вода, проходя активную часть электролизера, под действием постоянного тока, подаваемого на анод 3 и катод 4, в результате растворения биполярно включенных растворимых электродов 5, подвергается очистке от содержащихся в ней заг,рязняющих веществ. Мелкодисперги рованные загрязняющие вещества коагулируют на развитой поверхности гидроокиси металла анода 3, образуют хлопья, которые флотируют на поверхность воды выделяющимися в процессе электролиза микропузырька,ми газа и сбрасываются через переливной порог 22i н специальную емкость (не показана), откуда их направляют на дальнейшую обработку известными способами или на утилизацию. Часть загрязняющих веществ сорбируется на . аноде 3 и растворимых электродах 5 в результате электрофоретического отло жения. Таким образом, очистка воды от мелкодисперсных примесей проис5

10 ходит н результате нескольких процессов: электрохимического коагулирования частиц в объеме воды, флотации и электрофоретического осаждения на поверхность электродон и др.

Очищенная вода выводится из электролизера через патрубок 9, если в обрабатываемой воде удельный вес загрязняющих веществ больше удельного веса воды, и через патрубок 10, если удельный вес загрязняющих веществ меньше удельного веса воды. Вода из патрубков трубопроводами отводится далее в систему сбора очищенной воды для дальнейшего использования или обработки.

Накаплинаемые в процессе обработки ноды отложения на растворимых электродах 5 и на аноде 3 снимаются без остановки процесса очистки воды очистным устройством 6, т.е. щетками, которые вращаются и счищают появившиеся отложения одновременно с пластин растворимых электродов 5 и анода 3. Для того, чтобы отложения не успевали затвердится, устанавливают соответствующие режимы движения конвейерной ленты анода 3 и .конвейерной ленты 13. Это может быть как постоянное движение, так и периодическая работа приводов

12, 14 и 15, обеспечивающих перемещение обоих конвейеров 3 и 13 и очистного устройства 6. Счищаемые отложения собираются н поддоны 24 и 25.

З5 Оседающие на дно желоба 2 продукты электрокоаруляции нижними концами пластин растворимых электродов

5 протаскиваются и сбрасываются в приямок 17, откуда периодически че40 рез патрубок 11 шлам отводится из электролизера для последующей утилизации или в отнал.

При значительном растворении растворимых электродов 5 они могут быть легко заменимы беэ смены ленты конвейера 13 и практически без остановки основного технологического процесса, т.е. обработки сточной води.

Для осуществления такой замены преду50 смотрена простая установка пластин растворимых электродов 5 в конвейерной ленте 13, наличие в корпусе 1 электролизера специальных люков или .же вывод верхней части конвейерной ленты 13 за пределы активной части электролиза.

Предлагаемая конструкция электролизера по сравнению с известными обладает рядом преимуществ.

Благодаря биполярному включению

60 расТворимых электродов и выполнению анода и катода обеспечивается повышение производительности электролизера, так как объем активной части электролизера может увеличиваться

65 при совершенно незначительных по1000406

10

Формула изобретения

1. Электролизер для очистки сточных вод, содержащий желоб, анод, выполненный в виде конвейерной лейты, катод, выполненный в виде плоского листа, и очистное устройство, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности и

30 вышениях расхода электроэнергии, в результате вынесения за пределы активной части электролизера очистного устройства повышается эффективность очистки электродов, кроме того замена раствбримых электродов может производится без остановки технологического процесса, т.е. обработки сточной воды, что значительно повышает эффективность работы электроли-. эера, сокращает эксплуатационные расходы.

В предлагаемой конструкции электролизера обеспечивается полностью автоматизация процесса очистки, непрерывность. работы; возможность !5 извлекать продукты электрокоагуляции из сточных вод, содержащих загрязняющие вещества с различными удельными весами.

При использовании электролизера со средним расходом сточных вод до 200 м /сут) годовой экономический эффект составит 70-100 тыс.руб. снижения затрат на проведение процесса очистки, катод и анод выполнены иэ нерастворимого при электррлизе материала и установлены вертикально на противоположных концах желоба по ходу очищаемой воды, дно желоба выполнено наклонным от катода к аноду и снабжено покрытием из электроизоляционного эластичного материала, а между анодом и катодом размещена конвейерная лента, выполненная из токонепроводящего материала,. с шарнирно прикрепленными к ней растворимыми электродами, причем нижняя ветвь конвейерной ленты размещена в желобе параллельно его дну на высоте меньшей, чем высота расТворимых электродов, а ветвь ленты, размещенная у анода, установлена параллельно аноду и между ними расположено очистное устройство в виде щеток, расположенное- выше уровня очищаемой воды;

2. Электролизер по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что дно желоба у вертикальных электродов имеет приямки, причем приямок, расположенный у анода, снабжен патрубком вывода шламма, Источники информйцйй, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 385932, кл. С 02 F 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 684020, кл. С 02 F 1/46, 1976 (прототип).

1000406

Составитель Т. Барабаш

Редактор С. Юско Техред Т.Фанта

Корректор И. Ватрушкина

Заказ 1265/21 Тираж 939 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4