PL146004B1 - Method of and apparatus for electrochemically annihilating harmful substances contained in waste waters - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób elektrochemicznego niszczenia substancji szkodliwych w sciekach, szczególnie cyjanków, fenoli, oraz urzadzenie do realizacji tego sposobu.W róznych procesach przemyslowych powstaja scieki zawierajace substancje szkodliwe, a niejednokrotnie silnie toksyczne. Przykladem moga byc scieki z galwanizerni, zawierajace cyjanki proste lub zespolone, scieki z róznych procesów chemicznych zawierajace fenol, chlorokrezole itd.Substancje te przed odprowadzeniem scieków do wód powierzchniowych musza byc unieszkodli¬ wione, w przeciwnym razie moga spowodowac grozne zatrucia i skazenie srodowiska. Czesto stosowana metoda niszczenia szkodliwych skladników scieków jest metoda elektrochemiczna. W metodzie tej korzystne jest, gdy sciek zawiera dodatkowo jony chlorkowe, poniewaz wtedy na anodzie elektrolizera wydziela sie chlor, który rozpuszcza sie w roztworze elektrolitu i niszczy szkodliwe skladniki scieku w szeregu tzw. reakcji nastepczych. W znanych rozwiazaniach sciek zawierajacy szkodliwa substancje oraz jony chlorkowe, np. w postaci chlorku sodowego, poddaje sie elektrolizie w elektrolizerze, w którym przebywa do momentu obnizenia sie stezenia skladnika szkodliwego do zera lub do wartosci dopuszczalnej. Wtedy zawartosc elektrolizera wypuszcza sie do sieci scieków nietoksycznych, a elektrolizer napelnia sie nowa porcja scieku toksycznego.Toznane rozwiazanie ma szereg wad, które zmniejszaja jego skutecznosc i powoduja zwiek¬ szenie zapotrzebowania na energie elektryczna. Glówna wade jest to, ze parametry optymalne dla anodowego wydzielania sie chloru na anodzie z reguly nie sa takie same,jak optymalne parametry reakcji nastepczych, w których chlor niszczy szkodliwe skladniki scieku. Poniewaz caly proces przebiega w tym samym aparacie, zatem stosuje sie parametry kompromisowe, które nie sa optymalne ani dla elektrolitycznego wydzielania chloru, ani dla reakcji nastepczych, ale po prostu umozliwiaja prowadzenie unieszkodliwiania scieku. Nastepna wada jest to, ze wydzielajacy sie na anodzie i rozpuszczajacy sie w scieku chlor ulega w pewnym stopniu redukcji na katodzie do chlorku, zanim zdazy wejsc w reakcje prowadzace do niszczenia skladników szkodliwych.Doswiadczalnie stwierdzono, ze wynikajace stad straty wydajnosci pradowej moga wynosic 10-40%.2 146 004 Wada jest równiez to, ze niektóre skladniki szkodliwe sa stosunkowo odporne na dzialanie rozpuszczonego chloru. Istnieja sposoby obnizenia tej odpornosci, np. przez traktowanie roztworu promieniami ultrafioletowymi, ale z reguly sposoby te nie moga byc stosowane w elektrolizerze, np. promienie ultrafioletowe moga spowodowac wybuch mieszaniny wodoru z chlorem lub powie¬ trzem nad powierzchnia roztworu w elektrolizerze. Kolejna wada wielu znanych elektrolizerówjest to, ze sa one otwarte dla latwiejszego odprowadzania gazów oraz z reguly maja elektrody wprowa¬ dzone do roztworu od góry. Wtedy chlor wydzielajacy sie na czesci anody tuz pod powierzchnia roztworu odplywa ku górze i przechodzi do atmosfery zanim zdazy sie rozpuscic i wejsc w reakcje ze szkodliwymi skladnikami roztworu. Powoduje to spadek wydajnosci pradowej oraz zanieczy¬ szczenie atmosfery chlorem.Celem wynalazkujest sposób i urzadzenie do elektrochemicznego niszczenia substancji szkod¬ liwych w sciekach unikajace wad znanych sposobów i urzadzen.Cel ten osiagnieto poddajac obróbce scieki w obiegu kolowym w urzadzeniu skladajacym sie z elektrolizera i doreagowywacza posiadajacego uklad wymiany ciepla, zespól przegród, generator ultradzwieków i zródla promieniowania ultrafioletowego oraz przewodów rurowych z króccami: dolotowym i odlotowym.Urzadzenie wedlug wynalazku pokazano w przykladowym rozwiazaniu na rysunku.Urzadzenie wg. wynalazku sklada sie z elektrolizera 4 o konstrukcji hermetycznej, zbiornika 5 pelniacego role doreagowywacza oraz polaczen rurowych 4 i 6 umozliwiajacych krazenie roztworu miedzy elektrolizerem a doreagowywaczem.W elektrolizerze 1 na elektrodach wydzielaja sie produkty gazowe, tj. na anodzie 2 chlor, a na katodzie 3 wodór. Roztwór wypelniony pecherzykami gazów ma zmniejszona gestosc i wyplywa ku górze. Podczas przeplywu przez przewód rurowy 4 chlor calkowicie rozpuszcza sie, przechodzac czesciowo w aktywny podchloryn. W doreagowywaczu 5 wodór oddziela sie od roztworu i jest odprowadzany do utylizacji króccem 7. Nie zawiera on w ogóle chloru. W doreagowywaczu 5, którego objetosc powinna byc tak dobrana, zeby zapewnic czas przebywania roztworu dostoso¬ wany do predkosci reakcji nastepczych, przebiega glówna czesc tych reakcji prowadzacych do zniszczenia substancji szkodliwych dzialaniem chloru i jonów podchlorynowych /reakcje te w malym stopniu przebiegaja tez w elektrolizerze 1 i w przewodach rurowych 1 i 6/.Wyposazenie doreagowywacza 5, tj. element chlodzacy lub grzejny 8, zespól przegród 9, generator ultradzwieków 10, zródlo promieni ultrafioletowych 11 itp. pozwala stworzyc warunki optymalne dla przebiegu reakcji zmierzajacych do niszczenia substancji szkodliwych. Elementy te wykorzystywane sa w miare potrzeby.Roztwór opuszcza doreagowywacz 5 przewodem rurowym 6 i od dolu wplywa do elektrolizera 1 zamykajac obieg. Przeplyw przez elektrolizer 1 jest tak szybki, ze wydzielony na anodzie 2 chlor predko opuszcza przestrzen miedzyelektrodowa. Dzieki temu katodowa redukcja chloru przebiega tylko w znikomym stopniu i wydajnosc pradowa niszczenia substancji szkodliwych jest wyzsza niz w znanych rozwiazaniach srednio o 10-15%. Urzadzenie zasilane jest roztworem przez króciec 12. Roztwór scieków po obróbce opuszcza urzadzenie króccem 13.Przyklad I. Elektrochemiczne niszczenie cyjanku sodowego przebiega w wielu stadiach.Najpierw na anodzie 2 rozladowuja sie jony chlorkowe, a na katodzie -jony wodorowe /a/. 2Cr = Cl2 + 2e /a/ 2H+ + 2e = H2 Chlor rozpuszcza sie w wodzie, a czesciowo ulega hydrolizie: Cl2 + H20- HC1 + HCIO /b/ Dalsze reakcje sa nastepujace: NaCN + Cl2 = CNC1 + NaCl /c/ NaCN + HCIO = CNC1 + NaOH /d/ CNC1 + 2NaOH = NaNCO + NaCl + H20 /e/ NaNCO + 2H20 = NaHCOs + NH3 /f/ 2NaNCO + 3NaC10 + H20 = N2 + 2C02 + 2NaOH + 3NaCl /g/146 004 3 Dla reakcji /a/ korzystna jest temperatura mozliwie wysoka, natomiast reakcje /b/ - /e/ wymagaja temperatury niskiej. Jesli calosc procesu prowadzi sie w jednym elektrolizerze, wydaj¬ nosc pradowa nie przekracza zwykle 65-70%; jesli natomiast zastosuje sie elektrolizer pracujacy w temperaturze 60°C z doreagowywaczem, w którym roztwór chlodzi sie do 30°C - wydajnosc pradowa wzrasta do ok. 80%.Przyklad II. Niektóre cyjanki zespolone, np. kadmowo-sodowy, maja duza trwalosc i nie poddaja sie chlorowaniu w sposób podobny jak w przykladzie I. Istnieje mozliwosc zmniejszenia tej trwalosci przez napromieniowywanie roztworu promieniami ultrafioletowymi, ale w znanych rozwiazaniach jest to niebezpieczne, poniewaz grozi zainicjowaniem wybuchowej reakcji chloru z wodorem wydzielajacych sie w reakcjach /a/. W aparaturze stanowiacej przedmiot wynalazku mozna bezpiecznie naswietlac promieniami ultrafioletowymi roztwór w doreagowywaczu 5, w którym nie wystepuje mieszanina chloru z wodorem.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób elektrochemicznego niszczenia substancji szkodliwych w sciekach, znamienny tym, ze roztwór scieków podlegajacych obróbce znajduje sie w obiegu kolowym pomiedzy elektrolize- rem a doreagowywaczem. 2. Urzadzenie do elektrochemicznego niszczenia substancji szkodliwych w sciekach, zna¬ mienne tym, ze sklada sie z elektrolizera (1) i doreagowywacza (5) posiadajacego uklad wymiany ciepla (8), zespól przegród (9), generator ultradzwieków (10) i zródlo promieniowania ultrafioleto¬ wego (11) oraz przewodów rurowych (4 i 6) z króccem dolotowym (12) i króccem odlotowym(13).146004 Pracownia Poligraficzna UPPRL. Naklad 100 egz.Cena 400 zl PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób elektrochemicznego niszczenia substancji szkodliwych w sciekach, znamienny tym, ze roztwór scieków podlegajacych obróbce znajduje sie w obiegu kolowym pomiedzy elektrolize- rem a doreagowywaczem.
2. 2. Urzadzenie do elektrochemicznego niszczenia substancji szkodliwych w sciekach, zna¬ mienne tym, ze sklada sie z elektrolizera (1) i doreagowywacza (5) posiadajacego uklad wymiany ciepla (8), zespól przegród (9), generator ultradzwieków (10) i zródlo promieniowania ultrafioleto¬ wego (11) oraz przewodów rurowych (4 i 6) z króccem dolotowym (12) i króccem odlotowym(13).146004 Pracownia Poligraficzna UPPRL. Naklad 100 egz. Cena 400 zl PL