Способ очистки сточных вод от органических примесей и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к способам очистки вод от органических примесей и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: воду, содержащую органические примеси , обрабатывают в постоянном электрическом поле при градиенте напряженности электрического поля не менее 0,01 В/см² и концентрации хлорсодержащего вещества 0,01 - 2,0 мас % в турбулентном режиме с помощью устройства, содержащего электроды, расположенные в трубе и выполненные в виде усеченных конусообразных патрубков, соединенных муфтой из диэлектрического материала, предназначенных для пропускания воды, установленных коаксиально без соприкосновения вершинами по оси трубы на расстоянии, обеспечивающем прохождение тока в жидкости, при этом труба выполнена из диэлектрического материала, или ее внутренняя поверхность покрыта диэлектриком, а внешняя часть межэлектродного пространства заполнена инертным, твердым, не растворимым в воде диэлектриком. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способам очистки сточных вод от органических примесей и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Наиболее близким к изобретению является способ очистки сточных вод от органических примесей, заключающийся в том, что сточные воды обрабатывают в электролизере с использованием растворимого железного анода в присутствии катализатора тетрахлоркупрата α-нафтилдиазония при плотности тока 25-50 А/м² в течение 30-40 мин.

Недостатком этого способа является его невысокая эффективность, а также длительность процесса очистки (30-40 мин), протекающего в присутствии сложного вещества тетрахлоркупрата α-нафтилдиазония и низкая производительность, исключающая возможность его использования в промышленных условиях.

Целью изобретения является повышение эффективности и расширение технологических возможностей процесса очистки сточных вод.

Это достигается тем, что очистку сточных вод от органических примесей осуществляют путем турбулизации потока очищаемой жидкости в неоднородном электростатическом поле при градиенте напряженности электрического поля не менее 0,01 В/см² в присутствии 0,01-2,0 мас. хлорида натрия в подаваемой воде с помощью устройства для турбулизации, содержащего электроды, расположенные в трубе и выполненные в виде усеченных конусообразных патрубков, соединенных муфтой из диэлектрического материала, предназначенных для пропускания воды, установленных коаксиально без соприкосновения вершинами по оси трубы на расстоянии, обеспечивающем прохождение тока в жидкости, при этом труба выполнена из диэлектрического материала или ее внутренняя поверхность покрыта диэлектриком, а внешняя часть межэлектродного пространства заполнена инертным, твердым, не растворимым в воде диэлектриком.

На чертеже изображено устройство для турбулизации.

Способ осуществляют следующим образом. В поток загрязненной сточной воды подают раствор хлорида натрия в той же сточной воде до концентрации его в исходной воде 0,01-2,0 мас. По трубе 1 поток загрязненной сточной воды, содержащий хлорид натрия, поступает в полый патрубок-электрод 2, выполненный в виде усеченного конуса. За счет разницы диаметров входного и выходного отверстий патрубка скорость потока жидкости возрастает. После выхода из патрубка скорость движения воды замедляется, что вызывает завихрение и поток воды переходит в турбулентный режим. Это приводит к интенсификации процессов перемешивания. Вода поступает в узкую часть выходного патрубка 3 и выходит из трубы. Полые патрубки установлены коаксиально по оси трубы и соединены муфтой из диэлектрического материала 6, не соприкасаясь вершинами, на расстоянии, обеспечивающем прохождение тока в очищаемой воде, при этом внешняя часть межэлектродного пространства заполнена инертным, твердым, не растворимым в воде диэлектриком 7. При наложении электрического напряжения от источника 5 через заизолированные вводы 4 на электроды 2 и 3 не менее 0,01 В/см² в межэлектродном пространстве замыкается электрическая цепь, возбуждающая электрический ток между электродами. Под действием тока на поверхности электродов протекают электрохимические реакции, приводящие к образованию гипохлорита, из присутствующего в потоке жидкости хлорида натрия, который приводит к окислению органических примесей. Процесс окисления интенсифицируется перемешиванием за счет турбулентности потока жидкости. Обработка жидкости осуществляется в турбулентном режиме и при воздействии электрохимических реакций, что приводит к усиленному взаимодействию на границе раздела фаз и, следовательно, достигается более высокая степень очистки сточной воды про однократном прохождении ее через устройство.

П р и м е р 1. Исходную воду, содержащую органические примеси с исходным ХПК (химическое поглощение кислорода) 13,12 г О₂/л, как в прототипе, пропускают через устройство для турбулизации и электрохимической обработки воды со скоростью 8 мл/мин при градиенте напряженности электрического поля 0,01 В/см² и обрабатывают в течение 1 мин. Исходная вода содержит 0,01 мас. хлорида натрия. Условия обработки воды и результаты представлены в таблице. Примеры 2-9 осуществляют аналогично примеру 1.

Представленные примеры показывают, что электрохимическая обработка сточной воды в присутствии гипохлорита в устройстве для турбулизации позволяет сократить время обработки в условиях непрерывного процесса очистки от органических примесей по сравнению с прототипом. При этом достигается степень очистки от 95 до 99,2% что выше степени очистки по прототипу (93,5%). Концентрация хлорсодержащего вещества (хлорида натрия по предложенному способу) варьируется от 0,01 до 2,0 мас. Увеличение концентрации хлорсодержащего вещества способствует увеличению концентрации гипохлорита, окисляющего органические примеси, что позволяет производить очистку высококонцентрированных сточных вод за небольшой промежуток времени.

Вторым параметром, определяющим эффективность очистки, является градиент напряженности электрического поля. Снижение градиента напряженности ниже 0,01 В/см² приводит к снижению степени очистки ниже уровня прототипа. В условиях примера 1-9 (за исключением примера 5) обработка сточной воды проводится при градиенте напряженности электрического поля от 0,01 В/см² и выше, что позволяет очищать сточные воды с ХПК от 10 до 1000 г О₂/л. Сточные воды с ХПК приблизительно равным 1000 г O₂/л относятся к разряду высококонцентрированных сточных вод, очистка которых представляет собой техническую сложность. Следовательно, турбулизация и электрохимическая очистка расширяют технологические возможности способа. Использование устройства для турбулизации и электрохимической обработки сточной воды в присутствии гипохлорита обеспечивает повышение эффективности и расширение технологических возможностей процесса очистки сточных вод.

Использование устройства для электрохимической обработки сточных вод в турбулентном режиме обеспечивает высокую эффективность очистки сточных вод независимо от уровня загрязненности органическими веществами, что существенно повышает экологическую чистоту производств, сбрасывающих сточные воды, а также обеспечивает стабильный режим работы биологических очистных сооружений.

Формула изобретения

1. Способ очистки сточных вод от органических примесей, включающий их обработку в электролизере, отличающийся тем, что обработку осуществляют в турбулентном режиме при градиенте напряженности электрического поля не менее 0,01 В/см² в присутствии хлорсодержащего вещества в количестве 0,01-2,0 мас.

2. Устройство для очистки сточных вод от органических примесей, содержащее корпус и электроды, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде трубы из диэлектрического материала или на внутренней поверхности корпуса выполнен слой диэлектрика, электроды выполнены в виде усеченных конусообразных патрубков, установленных коаксиально в корпусе и соединенных между собой меньшими основаниями с помощью муфты, выполненной из диэлектрического материала, при этом пространство между корпусом и электродами заполнено инертным твердым водонерастворимым диэлектриком.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2