Аппарат для очистки сточных вод

 

Изобретение относится к аппаратам для электрохимической очистки сточных вод, содержащих ионы шестивалентного хрома и других тяжелых металлов , и может быть использовано напредприятиях металлообрабатывающей промытгГенности для очистки сточных вод с целью их повторного использования . Изобретение позволяет повысить степень очистки от ионов шестивалентного хрома и тяжелых металлов , сократить расход анодно-растворимого железа, повысить производительность и снизить влажность флотационного шлама. Электрокоагуляторфлотатор состоит из корпуса 1 с расположенными в нем электродной камерой 2 с пакетом электродов 3 и патрубком 4 подачи исходной сточной воды установленного соосно горизонтальной оси пакета электродов, флотационной 5, сепарационной 6, шламовой 7, выпускной 8 камер и скребкового механизма 9. Пакет электродов электрокоагулятора-флотатора состоит из инертных пластин 10, установленных между железными анодами 11 и снабженных устройством для электроподогрева 12 в виде спиралей и установленных с обеих сторон чередующихся по вертикали алюминиевых катодов 13 и анодов 14. Уста- ; с S (/)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (l1) g 4 С 02 F 1/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4174558/31-26 (22) 05.01.87 (46) 07.02.89. Бюл. У 5 (71) Одесский инженерно-строительный институт (72) И.И. Уткин и М.Я. Шац (53) 628.543(088.8) (56) Заявка Японии У 56-28599, кл. С 02 F 1/46, 1973. (54) АППАРАТ ДЛЯ ОЧИСТКЙ СТОЧНЫХ ВОД (57) Изобретение относится к аппаратам для электрохимической очистки сточных вод, содержащих ионы шестивалентного хрома и других тяжелых металлов, и может быть использовано на.предприятиях металлообрабатывающей промьшц1енности для очистки сточных вод с целью их повторного ис/ пользования. Изобретение позволяет повысить степень очистки от ионов шестивалентного хрома и тяжелых металлов, сократить расход анодно-растворимого железа, повысить производительность и снизить влажность флотационного шлама. Электрокоагуляторфлотатор состоит из корпуса 1 с расположенными в нем электродной камерой

2 с пакетом электродов 3 и патрубком

4 подачи исходной сточной воды, установленного соосно горизонтальной оси пакета электродов, флотационной 5, сепарационной 6, шламовой 7, выпускной 8 камер и скребкового механизма

9. Пакет электродов электрокоагулятора-флотатора состоит из инертных пластин 10, установленных между железными анодами 11 н снабженных устройством для электроподогрева 12 в виде спиралей и установленных с обеих сторон чередующихся по вертикали алюми- C ниевых катодов 13 и анодов 14. Уста"

1456372

| новлек пакет электродов 3 вплотную ,,к перегородке, отделяющей электрод, ную камеру от сепарационной, и к стен-. кам корпуса так, что образуется подводной канал 15 между торцовой стенкой корпуса и днищем. Над пакетом электродов устанбвлена наклонная под

Изобретение относится к аппаратам для электрохимической очистки сточных вод, содержащих ионы шестивалентного ,.хрома и тяжелых, металлов, и может

1 быть использовано на предприятиях ме. таллообрабатывающей промышленности ! для очистки сточных вод с целью их повторного использования.

Цель изобретения — повышение эф- 10 фекта очистки от ионов тяжелых металлов и ионов хрома, сокращение-расхода анодно-растворимого железа, повышение производительности и снижение влажности флотационного шлама. 15

На чертеже изображена схема эле, ктрокоагулятора-флотатора.

Электрокоагулятор-флотатор состо. ит из корпуса 1 с расположенными в нем электродной камерой 2 с пакетом 20 электродов 3 и патрубком 4 подачи исходной воды, установленного соос" ! но горизонтальной оси пакета электродов, флотационной 5, сепарационной 6, шпамовой 7 и выпускной 8 камер, скребкового механизма 9.

Пакет электродов электрокоагулято-. ра-флотатора состоит из инертных пластин 10, установленных между железными анодами 11 и снабженных устройст- 30 вом 12 для электроподогрева в ниде спиралей и установленных с обеих сторон чередующихся по вертикали алюминиевых катодов 13 и анодов 14. Установлен пакет электродов 3 вплотную к перегородке, отделяющей электродную камеру от сепарационной, и стенкам корпуса так, что образует подводной канал 15.между торцовой стенкой корпуса и днищем. Над пакетом элек- 40 тродов установлена наклонная под углом 15-25 пластина 16 с юбкой 17 и вертикальным патрубком 18, выходяуглом 15-25 пластина 16 с юбкой 1.7 и вертикальным патрубком 18, выходящим за пределы корпуса 1 и подсоединенным к верхней части пластины так, что он сообщается с полостью, образованной пластиной и юбкой. 1 ил., 2 табл. щим за пределы корпуса 1 и подсоединенным к верхней части пластины так, что сообщается с полостью, образованной пластиной и юбкой.

Электрокоагулятор-флотатор работает следующим образом.

Сточную воду,. содержащую ионы хрома (VI) и сульфаты цинка, меди, и никеля, подают по патрубку 4 в канал 15..Под действием электролитических газов, выделяющихся на катодах 13, основная часть сточной воды (95-98Х от общего расхода) по каналу 15 поступает в нижнюю часть камеры 2, а затем в межэлектродные пространства пакета электродов 3.

Плотность постоянного тока при этом на железных анодах 3 А/дм, а на алюминиевых катодах и анодах соответственно 6 и 1-6 А/дм .

Для равномерного растворения алюминиевых катодов и анодов производят смену полярности на них через

15-30 мин.

Одновременно с помощью электронагревателей 12 осуществляют нагрев алюминиевых электродов до 45-. 90 С при удельном расходе энергии, равном

20-50 Вт/дм2 °

Образующиеся в процессе электролиза круйные пузырьки газов собирают ся под пластиной 16 и отводятся по патрубку 18.

Сточная вода,- прошедшая обработку в пакете электродов, где она насыщается газами и ионами алюминия и железа (ХТ), большая часть которых окисляется в пакете электродов хромом (VI) до железа (III), поступает через каналы 19 во флотационную камеру 5, При этом к основному расходу обеспечивает снятие с него интенсивно при этом разряжающихся ионов кальция и магния и обеспечивает надежное

Ъ удаление отложений в виде выделенных из воды загрязнений, осевших в период анодной поляризации.

Расположение патрубка для подачи исходной сточной воды соосно горизон- тальной оси пакета электродов предот" вращает поступление всего расхода очищаемой воды над пакетом электродов и одновременно создает условия для поступления воды вниз по каналу 15 в пакет электродов 3.

Часть воды (2-5X) поступающая вверх по каналу 15, создает противоток, предотвращающий циркуляцию об работанной воды.

При этом движителями, направляющими сточную воду по каналу 15, являются пузырьки водорода. Поэтому, поступающая в межэлектродное пространство вода двигаетя потоком, прилегающим к алюминиевым электродам 13-14, а движение воды вдоль железных анодов 11 замедленное, в результате уменьшается подвод к ним ионов хрома, что предотвращает пассивацию. При этом поступление ионов железа (ТХ) в общий объем происходит в результате диффузии.

Установка пакета электродов вплотную к перегородке и боковым стенкам электродной камеры также исключает возможность циркуляции части сточной воды, насыщенной гидроксидами металлов, что предотвращает пере расход материала электродов.

Снабжение электрокоагулятора-флотатора пластиной, выполненной с юбкой и вертикальным патрубком, и установленной в электродной камере над пакетом электродов с уклоном 1525 в сторону перегородки так, что горизонтальная проекция пластины перекрывает периметр пакета электродов, а юбка образует со стенками камеры каналы, обеспечивает отделение и отвод в атмосферу крупных пузырьков газов. Это предотвращает разрушение во флотационной камере хлопьев коагулянта, унос и.коалисценцию мелких пузырьков газов. В результате уменьшается остаточное содержание ионов железа на 21Х и снижается влажность флотационного шлама на 4-5Х.

1456372 сточной воды, прошедшему через пакет электродов, подмешивается остальная часть (2-5Х от основного расхода), в котором восстановление хрома (ЧХ)

5 осуществляется за счет избытка железа (ХТ). .Во флотационной камере 5 происходит интенсивное хлопьеобразование с одновременным прилипанием газовых пузырьков к хлопьям коагулянта. Далее сточная вода, поступает в камеру

6 сепарации, где происходит отделение загрязнений, которые всплывают на поверхность, образуя слой шла- 15 ма, который скребковым механизмом 9 направляется в шлакоприемник 7, а очищенная вода поступает в камеру 8, откуда по патрубку 20 отводится из электрокоагулятора-флотатора ° 2Р

Выполнение пакета электродов из набора инертных пластин, расположенных между железными анодами и снабженных устройством подогрева и установленных с обеих сторон чередую- 25 щихся по вертикали алюминиевых катодов и анодов, обеспечивает за счет пузырьков водорода, выделяющихся на алюминиевых катодах.13, прохождение основного расхода сточной воды пото- 30 ком (толщиной до,1,5 мм), прилегающим к алюминиевым катодам и анодам вдоль вектора напряженности электрического поля между ними. Такой гидродинамический режим обеспечивает поочередный и быстрый подвод ионов к чередующимся по вертикали катодам и анодам, что повышает эффект очистки от ионов, а также,увеличивает количество ионов хрома (VI), вос- 4р станавливаемых атомарным водородом, в результате чего сокращается расход анодно-растворимого железа по сравнению с прототипом на 52Х.

Подогрев алюминиевых катодов и 4б анодов интенсифицирует процесс анодного окисления и катодного восстановления ионов являющимися загрязнениями, способствует их переводу в нерастворимое состояние, в результате р эффект очистки от сульфат- и хлоридионов достигает соответственно 28 и

45Х. Одновременно происходит частичное восстановление ионов хрома (VZ) подогретым газообразным водородом, что дополнительно уменьшает расход железа

Кроме того, при подогреве электродов начинает растворяться с выходом по. току до 50Х,алюминиевый катод. Это

5 14563

Кроме того, по сравнению с йзвестНым увеличивается на 25Х производите" льность предлагаемого электрокоагу.6ятора-флотатора, что достигается

1 за счет исключения рециркуляции очи-! бренной воды и более высокого эффекта чистки, не требующего более длителього выдерживания в сепарационной каере. 10

Пример . Испытания проводят использованием одной и той же моели электрокоагулятора-флотатора, ощадь поперечного сечения которого авиа 1 дм . 15

Электроды известного электрокоа гулятора-флотатора выполнены следуюм образом: катод - из листовой стаи размером 70 х 430 мм, установленный между двумя конгруэнтными ано- 20 дами, один из которых выполнен полностью из стального листа, а второй частично из стального листа и подсо" ! единенного к нему алюминиевого. листа ,размером 70 х 170 мм. 25

В процессе испытаний известного электрокоагулятора-флотатора обеспечивается рециркуляция части (10X) очищенной воды в нижнюю часть электродной камеры, что предотвращает З0 пассивацию стальных анодов.

Электроды электрокоагулятора-фло,татора выполнены из 12-ти алюминие. вых пластин (6 анодов, 6 катодов) размером 30 х 67,5 мм, установленных

:по обе стороны керамической пластины ,с герметичной полостью, в которую помещен электронагреватель. Керамическая пластина с алюминиевыми электродами установлена между двумя сталь- 40 ными анодами размером 30 х 420 мм.

Испытания проводят с искусственно приготовленными на водопроводной воде растворами, содержащими хромовую кислоту, сульфаты никеля, меди, 45 цинка, и величиной рН 6,8..

Результаты испытаний представлены в табл 1, 2.

Как следует из табл. 1 и 2, предлагаемый электрокоагулятор-флотатор 50 позволяет увеличить степень очистки сточных вод гальванических производств от ионов шестивалентного хро72 ма и ионов тяжелых металлов, сократить расход анодно-растворимого железа и снизить влажность флотационного шлама.

4 о р м у л а изобретения

Аппарат для очистки сточных вод от ионов шестивалентного хрома и ионов тяжелых металлов, содержащий корпус, разделенный перегородками на электродную камеру с пакетом вертикально расположенных электродов, флотационную, шламовую и выпускную камеры для удаления пены, патрубок ввода, размещенный в электродной камере, и патрубок вывода, размещенный в выпускной камере, о т л и ч а юшийся тем, что, с .целью повышения степени очистки от ионов тяже" лых металлов, сокращения расхода материала электродов, повышения производительности и снижения влажности флотационного mnaMa, пакет электродов выполнен из двух железных пластин, подключенных х положительному полюсу источника тока, между которыми распо ложен электрод, выполненный из диэ», лектрического материала и снабженный нагревательным устройством, причем на наружной поверхности электрода расположены чередующиеся по, вертикали алюминиевые катодные и анодные участки и пакет установлен в нижней части электродной камеры вплотную к перегородке и. боковым стенкам с зазорами между днищем и,стенкой, в которой размещен. патрубок ввода, причем патрубок ввода расположен еоосно горизонтальной оси .симметрии пакета электродов, аппарат дополнительно снабжен, пластиной, выполненной с юбкой и вертикальным патрубком и ус- тановленной наклонно(в 3JIBK ðîäíîé камере над пакетом электродов, причем угол наклона составляет 15-25 относительно горизонтали с уклоном в сторону перегородки так, что горизонтальная проекция пластины перекрывает периметр пакета электродов, а.юбка образует со стенками камеры каналы.

Таблиц

1456372

Удельный расход энергии на нагНапряжение, В

Сила тока, А

Влажность флотационного шлама, Е

Производительность, л/ч

Опыт

Электрокоагуляторфлотатор

Общий рас.ход энергии на рев электочист родов, Вт/дм кур кВт ч/м

Предлагаемый

1,57

98 80 О

76 63 30

65- 55 50

13,0 18,0 О

10,4 14,4 О

89,8

2,19

90 5

2,46

90,8

3,21

91,0

Известный

4,68

96,0

3,74

94,9

Таблица2

Концентрация компонентов,,мг/л

Расход

Fe, кг/кг:

Сг6+

ЯО

Cr + Zn +

Cu + МР+ Fe „C l

41 32

3,18

50 О

0,0

50 0

0,0

10 О т

0,0

159

0,3

467

13 О л.

0,0

12 0

0,0

25 О

0 5

20 О

0,3

2,79

606

514

50 0

--л

0,0

50 0

0,0

24 0

0,4

139

0,3

41

2,60

606

473

SOLO

0,0

50 0

--А

0i0

24 0

0,0

25 0 20 0

0,0 0,0

41

0,2

25 О 20 О

0,0 Oi00»

24 О

0,0

2,34

50 О

А»

0,0

50 О т

Oi0

41.

606

435

117

0,1

2,1

50 01 50 0

0,0 0,3

553

6,2

13 0

0,0

10 0

0,1

41

12 О

0,0

41

50 О

Л.

0,1

13 0

0,0

1,4

550

6,2

50д 0

0,0

12 0 л.

0,0

10 0

0i0

П р и м.е ч а н и е: В числителе — до очистки, в знаменателе— п осле очис тки.