Устройство для очистки сточных вод

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ вод, содержащее электродную камеру с растворимыми электродами, патрубки ввода и вывода и отстойник, отличающееся тем, что, с целью снижения расхода энергии на очистку и сокращения расхода материалов электродов, электродная камера выполнена из двух секций разного сечен 1я , расположенньк коаксиально одна над другой, причем ввод верхней секции соединен С выводом -нижней, сечение верхней секции в 20-25 раз больше сечения нижней, длина электродов в верхней секции в 2-3 раза больше длины электродов в нижней секции, выводы обеих секций имеют приспособление для ускорения потока обрабатываемых вод, между верхней и.нижней секциями размещен перфорированный рассекатель, а патрубок ввода расположен в нижней секции. г 2.Устройство по п. 1, о т л и (О чающееся тем, что вывод верхней секции выполнен в виде седла клапана , а приспособление для ускорения потока выполнено в виде клапана и о установлено с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси. 3.Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что вывод нижней секции выполнен конусным, а при00 00 Од способление для ускорения потока выполнено в виде стержней треугольного сечения, причем вершина треугольника направлена вниз.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

g g С 02 F 1/46

В

Р

r

1! -л

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОткРытий (21) 3424142/23-26 (22) 25.01.82 (46) 15.09.84. Бюп. У 34 (72) Г.В.Слепцов, В.С.Журков, А. Ю. Шостенко, В.И. Затыльников, А.Г.Захоржевская, В.Е.Генкин, A.A Череватый, В.М.Иванов, В.И.Гурин и Е.Я.Сокол (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по охране вод и

Харьковский от;,ел Всесоюзного научноисследовательского института водоснабжения, канализации, гидротехни ческих сооружений и инженерной гидрогеологии ВОДГВО (53) 628.543(088 8) (56) 1. Проскуряков В.А., Шмидт Л.И.

Очистка сточных в;1д в химической про" мышленности. Л., "Химия", 1977, 112.

2. Авторское свидетельство СССР

У 952754, кл . С 02 F 1/46, 1978 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ

СТОЧНЪ|Х ВОД, содержащее электродную камеру с растворимыми электродами, патрубки ввода и вывода и отстойник, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения расхода энергии на очистку и сокращения расхода матерна..SU„„1113360 А лов электродов, электродная камера выполнена из двух секций разного сечения, расположенных коаксиально одна над другой, причем ввод верхней секции соединеч C выводом нижней, сечение верхней секции в 20-25 раз больше сечения нижней, длина электро. дов в верхней секции в 2-3 раза боль. ше длины электродов в нижней секции, выводы обеих секций имеют приспособление для ускорения потока обрабатываемых вод, между верхней и нижней секциями размещен перфорированный рассекатель, а патрубок ввода расположен в нижней секции.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что вывод верх ней секции выполнен в виде седла клапана, а приспособление для ускорения потока выполнено в виде клапана и установлено с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси.

3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что вывод нижней секции выполнен конусным, à при способление для ускорения потока выполнено в виде стержней треугольного сечения, причем вершина треугольника направлена вниз.

1 1i33

Изобретение относится к электрохимической очистке сточных вод, содержащих ионы тяжелых металлов (ИТИ), например ионы шестивалентного хрома, никеля, цинка, кадмия, и может быть

5 использовано при очистке сточных вод гальванических производств металлообрабатывающей, машиностроительной и других отраслей промышленности.

Наиболее эффективными при очистке сточных вод являются электрохимические способы„ в частности электрокоагуляцией.

Известен аппарат для очистки сточных вод электрокоагуляцией, содержащий корпус, с размещенными в нем плас.тинчатыми электродами, разделенными диэлектрическими прокладками П1 .

Недостатком известного решения является большой расход энергии на обработку воды.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является аппарат, состоя- . щий иэ коаксиально расположенных один относительно другого отстойников с установленной в них кольцевой перегородкой, и циркуляционной трубы, выполненной разъемной из двух секций. Обе секции циркуляциснной трубы установЗг лены с кольцевым зазором и связаны между собой общим коллектором, соединенным с патрубком для подачи сточной воды. Кольцевой зазор расположен таким образом, что сточная вода поступает в аппарат на расстоянии не менее" половины егo диаметра над растворимыми электродами, которые установлены в нижней секции гг:-гркуляционной трубы.

Нижняя стенка циркуляционной трубы отделена от верхней конусообразной перегородкой с отверстием в вершине для прохода воды, Отверстие перекрывается обратным клапаном, установлен. ным свободно перемещающимся в вертикальном направлении, на направляющем стержне; клапан имеет спиральные или винтовые пазы. В полости перегородки размещен наконечник трубопровода, соединенньпг посредством эжектора и злектроклапана с патрубком для подачи части загрязненной жидкости. В отстойник вмонтированы патрубки дпя отвода очищенной воды; один из которых подсоединен с помощью трубопровода и эжектирующего устройства с нижней секцией циркуляционной трубы.

Отстойник снабжен rarv;e патрубками для отвода шлама и пены. В верхней части отстойник" установлено пеноулавливающее устройство, состоящее из установленного на поворотной штаи. ге трубопровода, на одной из консоли которого размещен эжектор и пенозаборник (:23.

Недостатком известного аппарата является наличи"-- застойной зоны в циркуляционной трубе над перегородкой в результате чего теряется значительная часть (до 203) генерированного электрохимическим путем коагулянта.

Кроме того, конструкция обратного клапана не обеспечивает бесперебойной его работы, так как возможно налипание примесей на направляющий стержень, из-за чего затрудняется перемещение обратного клапана. Ввод сточной воды под клапаном приводит к тому,. что в области над электродами часть примесей взаимодействуют с коагулянтом и уже в этой области образуют крупные агрегаты, осаждающиеся на дно аппарата или прилипающие к поверхности электродов, затрудняя их растворение. Кроме того, конструк ция аппарата не позволяет работать при больших скоро- òÿõ воды,,что делает его малопроизводительным, все это вецет к значительному расходу электроэнергии, а также материалов электрода для того, чтобы обеспечить требуемую степень очистки обрабатываемой воды.

Целью изобретения является снижение расхода электроэнергии на обработку воды и сокращение расхода материала электродов.

Поставленная цель достигается тем, -.-то в устройстве для очистки сточпых soö, содержащем электродную хамеру с растворимыми электродами, патрубки ввода и вывода и отстойник, электродная камера выполнена из двух секций разного сечения, размещенных коаксиально одна над другой, причем ввод верхней секции соединен с выводом нижней, сечение верхней секции в 20-75 раз больше сечения нижней

råêUèè, а длина электродов в верхней секцчи в 2-3 раза больше длины электродов в нижней, выводы обеих секций имеют приспособление для ускорения потока обрабатываемых вод, между верх ней и нижней секциями размещен перфорированный рассекатель, а патрубок ввода размещен в нжкней части.

Кроме того, вывод верхней секции выполнен в виде седла клапана, а

3 11133 приспособление для ускорения потока выполнено в виде клапана и установ лено с воэможностью перемещения вдоль вертикальной оси.

Вывод нижней секции выполнен ко5 нусным, а приспособление для ускоре— ния потока выполнено в виде стержней треугольного сечения, причем вершина треугольника направлена вниз.

Процесс ведут в непрерывном потоке воды в двух следующих одна за другой стадиях, что обеспечивает возможность проведения процесса в режиме, при котором возможно беспрепятственное растворение, и минимально возмож15 ный расход электроэнергии. Выполнение камер разными по сечению и соответственно размещение в них электродов разной длины позволяет изменять скорость потока и время обработки в

20 секциях электродной камеры, что приводит к уменьшению расхода энергии на обработку воды.

Выводы обеих секций снабжены устройствами для ускорения потока обрабатываемой воды, что способствует коагуляции коллоидных частиц, исключает осаждение примесей на поверхнос. ти электродов.

Размещение между электродными секциями стержней прямоугольного сечения служит не только для обеспечения равномерности потока воды по своему сечению электродной камеры, но и для ускорения потока воды на выходе из электродной камеры, что предотвращает засорение электродов продуктами электролиза.

Вывод из верхней камеры выполнен в виде седла клапана, а приспособление для увеличения скорости потока 40 выполнено в виде клапана по форме седла клапана и установлено в последнем с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси электродной камеры, это позволяет увеличивать скорость 4> потока воды на выходе из верхней электродной камеры, регулировать скорость потока, в результате чего увеличивается скорость коагуляции примесей и исключается загрязнение электро50 дов.

На чертеже изображено устройство, общий вид.

Устройство для очистки сточных вод содержит электродную камеру 1 (верх- Ы нюю) с электродами 2 и коаксиально под ней установленную нижнюю электродную камеру 3 с электродами 4. Дно 5

60 4 нижней электродной камеры 3 выполнено конусным и в нем установлен ввод 6 обрабатываемой воды, который выполнен в виде конуса, основание которого направлено в сторону электродов 4, а к конусу присоединен тангенциально патрубок 7 ввода, соединенный посредством задвижки 8 с трубопроводом 9 подачи сточной воды на обработку в устройство.

Между нижней электродной камерой

3 и верхней электродной камерой 1 установлен выполненный перфорированным рассекатель 10 потока воды. Рассекатель 10 может быть выполнен в виде изогнутого выпуклостью вверх перфорированного листа.

Под рассекателем 10 размещено приспособление для ускорения потока, выполненное в виде закрепленных в верхней части межэлектродного пространства нижней электродной камеры 3 стержней 11 треугольного сечения, причем вершина треугольника направле-на вниз.

Вывод из верхней электродной камеры 1 выполнен в виде седла 12 клапана 13 и снабжен приспособлением для ускорения скорости потока. Это приспособление выполнено в виде клапана

13 по форме седла 12 и установлено в седле 12 с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси электродной камеры 1.

Выходное отверстие седла 12, тле. вывод электродной камеры 1 посредством сборной емкости 14 и трубопровода 15 соединен с отстойником (на чертеже не показан). Дно нижней электродной камеры 3 снабжено патруб ком 16 вывода шлама. Выполненное в виде конуса дно 5 нижней электродной камеры выполняет функции отстойника нижней электродной камеры 3.

Верхняя электродная камера 1 в нижней части снабжена отстойником 17 который выполнен кольцевым и имеет натрубок 18 вывода шлама.

Клапан 13 может управляться вручную посредством, например, штурвала 19, или автоматически посредством привода (не показано) . Вывод из нижней электродной камеры имеет направляющие 20 потока, которые установлены под рассекателем 10. Электроды

2 и 4 выполнены растворимыми.

Устройство для очистки сточных вод работает следующим образом.

3360

Время пребывания, с нергозатраты уммарные, Вта ч/м

Степень удаления

Cr (V1), 7

Расход железа, кг/м

Ч

Скорость потока, м/мин

v, 12,4 690

12,4 690

21,6 1200

9,1 534

0,440

0,440

0,205

0,220

0,225

3,0

0,017

0,017

0,010

0,022.

3,2

0,250

6,3

100

0,17

5,8

0,560

5 111

По трубопроводу 9 через открытую задвижку 8 патрубком 7 подлежащую очистке сточную воду подают через ввод 6 в нижнюю электродную камеру 3

Благодаря тому, что патрубок 7 встроен во ввод 6 тангенциально, поступающая вода закручивается и, выходя из выполненного в виде конуса ввода 6, равномерно заполняет все сечение нижней камеры 3. Такая подача сточной воды для обработки в нижнюю камеру

° 3 способствует наиболее эффективному использованию рабочей площади электродов 4, так как максимально исключаются создания застойных зон обрабатываемой воды.

На выходе из нижней электродной камеры 3 обрабатываемая сточная вода проходит сквозь приспособление для увеличения скорости потока, т.е. обтекает установленные в верхней части межэлектродного пространства стержни 11, тем самым скорость воды на выходе увеличивается.

Направляющие 20 потока и рассекатель 10, выходящий иэ нижней электродной камеры 3 потока обрабатываемой воды, равномерно распределяют по всему сечению верхней электродной камеры 1. Пройдя верхнюю электродную камеру 1, обрабатываемая вода проходит в зазор, образуемый клапаном 13 и его седлом 12, и поступает в сборную емкость 14, откуда очищенная вода по трубопроводу 15 отводится в отстойник (не показано), а если удовлетворяет нормам, то сбрасывается в водоем.

Процесс очистки воды ведут в непрерывном потоке в двух следующих одна непосредственно за другой стадиях, ведущихся сначала в нижней электродной камере 3, а затем в верхней 1.

В нижней электродной камере 3 происходит образование основных продуктов реакции при большой скорости по" тока относительно электрода и значительной плотности тока. В верхней электродной камере 1 при малых скоростях потока и малых плотностях тока

1О в спокойном режиме происходит доочистка воды.

Пример. Приготовленную сточную воду, содержащую 100 мг/л хрома, подают в лабораторный образец уст15 ройства по патрубку 7, при этом скорость потока и время пребывания в секциях изменяют за счет изменения соотношения сечений секций и. длин электродов, изменения положения кла2О пана относительно его. седла, а также управлением задвижкой.

В таблице представлены параметры электрохимической очистки хромсодержащих сточных вод по предлагаемому

25 способу (начальное содержание Cr (У1)

100 мг/л) .

Как видно из таблицы наиболее приемлемыми параметрами, обеспечивающими высокое качество очистки воды от

3О хрома при минимуме расхода электроэнергии и материала электродов, яв.ляются V< 0,3-0,5 м мин;Ч 0,010,02 м(мин;,10-20 с," ь 600-800 с, соответствующее соотношение размеров сечений верхней секции к нижней

20-25:1, а соотношение длин электродов в них соответственно 2-3:1.

Применение изобретения позволяет добиться снижения энергозатрат и расхода материалов электродов при сохранении высокой степени очистки воды.

1113360

Степень удаления

Сг (V1) Ж

Время пребывания, с

Расход железа, кг/м

Ч, Энергозатраты суммарные, квтт ч/и с J

Чл Ч2

О, 190

0,160

0,190

100

0,440

0,017

3,0

0,440

100

5,2

0,017

0,190

0,015

8,2

100

- 0,380

0,310

О, 190

0,060

0,090

0,210

100

4,0

0,013

0,031

0,033

0,021

;1

: 0,780

0,810

0,440

1,9

0,9 89

2,9

Заказ 6517/18

Подписное. ВНИИПИ

Тири 866

Скорость потока, мlмин

0,560 . 0,022

12,4 690

9,1 534

12,4 686

14,4 800

17,3 960

6,9 384 б,б 370

12,4 500

8.

Продолжение таблицы

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