RU2032629C1

RU2032629C1 - Electric coagulator for treating dirty liquids

Info

Publication number: RU2032629C1
Authority: RU
Inventors: А.Г. Короб; А.К. Шокодько; В.М. Еськов-Сосковец; В.М. Тюрин
Original assignee: Научно-производственное объединение "Ротор"
Priority date: 1990-11-16
Filing date: 1990-11-16
Publication date: 1995-04-10

Abstract

FIELD: treatment of liquids. SUBSTANCE: coagulator has a body with cover and bottom. Anodes are pipe-shaped. Cathodes made in the form of pins are equidistantly placed inside the anodes. There is a dielectric coil spring placed on the surface of cathode whose pitch does not exceed more than three inner diameters of the anode pipe. Cathodes are spaced within the range of 1.5-2.5 mm. EFFECT: higher efficiency. 1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике электрохимической очистки промышленных сточных вод с использованием анодного растворения металла, например алюминия или железа, касается непосредственно усовершенствования электрокоагуляторов с растворимыми электродами и может применяться на предприятиях, имеющих промышленные стоки от гальванических и других производств. The invention relates to techniques for the electrochemical treatment of industrial wastewater using anodic dissolution of a metal, such as aluminum or iron, relates directly to the improvement of electrocoagulators with soluble electrodes and can be used in enterprises having industrial wastewater from galvanic and other industries.

Известен электрокоагулятор непрерывного действия для очистки загрязненной жидкости, включающий вертикально расположенную камеру с концентрично установленными в ней цилиндрическими электродами, а также патрубки ввода и вывода загрязненной и очищенной жидкости. Электроды в данном электрокоагуляторе расположены с одинаковым зазором по отношению друг к другу и подключены к одному и тому же источнику тока. A continuous electrocoagulator is known for cleaning contaminated liquids, including a vertically located chamber with cylindrical electrodes concentrically mounted in it, as well as nozzles for the input and output of contaminated and purified liquids. The electrodes in this electrocoagulator are located with the same gap with respect to each other and are connected to the same current source.

Недостатком известного электрокоагулятора является наличие разных величин электрического сопротивления жидкости в зазорах между электродами, определяемых площадью анодов: между периферийными электродами электрическое сопротивление жидкости меньше по сравнению с электродами, расположенными в центральной части камеры. Это обстоятельство создает условия для разной растворимости электродов (периферийных электродов больше, чем центральных), что приводит к неравномерной очистке жидкости и, как следствие, к снижению качества очистки, повышенному расходу электродов из-за неравномерности их растворения, а также к повышенному расходу электроэнергии вследствие разной величины тока, потребляемой различными электродами (большее потребление характерно для периферийных электродов). A disadvantage of the known electrocoagulator is the presence of different values of the electrical resistance of the liquid in the gaps between the electrodes, determined by the area of the anodes: between the peripheral electrodes, the electrical resistance of the liquid is less compared to the electrodes located in the central part of the chamber. This circumstance creates conditions for different solubility of the electrodes (peripheral electrodes are larger than the central ones), which leads to uneven cleaning of the liquid and, as a result, to a decrease in the quality of cleaning, increased consumption of electrodes due to the unevenness of their dissolution, and also to increased energy consumption due to different amounts of current consumed by different electrodes (higher consumption is typical for peripheral electrodes).

Эти недостатки имеют место в электрокоагуляторах и с различным расположением патрубка ввода загрязненной жидкости: под электродами или над ними. В последнем типе электрокоагулятора происходит неравномерное насыщение электролита гидрооксидами металла, подаваемого в зазоры между электродами для смещения его загрязненной жидкостью над электродами. These shortcomings occur in electrocoagulators and with a different arrangement of the nozzle for the input of contaminated liquid: under the electrodes or above them. In the latter type of electrocoagulator, the electrolyte is unevenly saturated with metal hydroxides, which is fed into the gaps between the electrodes to displace it with contaminated liquid above the electrodes.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранный в качестве прототипа электрокоагулятор непрерывного действия для очистки загрязненной жидкости, включающий вертикально расположенную камеру с концентрично установленными в ней цилиндрическими электродами, а также патрубки ввода и вывода загрязненной и очищенной жидкостей, при этом электроды установлены один по отношению к другому с переменными зазорами, увеличивающимися к периферии. The closest in technical essence to the proposed device is selected as a prototype continuous electrocoagulator for cleaning contaminated liquids, including a vertically located chamber with cylindrical electrodes concentrically mounted in it, as well as inlet and outlet nozzles for contaminated and purified liquids, while the electrodes are installed one by one relative to another with variable gaps increasing to the periphery.

Основным недостатком является низкая эффективность очистки вследствие разных плотностей тока между отдельными концентричными электродами, обусловленными с одной стороны разностью сопряженных площадей электродов, с другой стороны разными зазорами между сопряженными поверхностями электродов. И первое и второе обстоятельство взаимосвязаны друг с другом, это обуславливает невозможность равномерной очистки между отдельными парами электродов и различное по величине приложенное напряжение питания. The main disadvantage is the low cleaning efficiency due to different current densities between the individual concentric electrodes, caused on the one hand by the difference in the conjugate areas of the electrodes, and on the other hand, by different gaps between the conjugate surfaces of the electrodes. And the first and second circumstances are interconnected with each other, this leads to the impossibility of uniform cleaning between the individual pairs of electrodes and the different applied voltage supply.

Целью изобретения является повышение степени очистки, снижение энергозатрат и расхода электродов. The aim of the invention is to increase the degree of purification, reducing energy consumption and consumption of electrodes.

Указанная цель достигается тем, что в электрокоагуляторе непрерывного действия для очистки загрязненной жидкости, содержащем вертикальный корпус с верхней и нижней крышками, внутри которого вертикально расположены цилиндрические электроды, а также патрубки ввода и вывода заряженной и очищенной жидкостей, при этом катоды установлены в трубках анода и в межтрубном пространстве с зазором 1,5-2,5 мм и изолированы токонепроводящим материалом, навитым по спирали на катоды с шагом не более трех внутренних диаметров трубок анода, создается постоянное межэлектродное расстояние с электродной системой типа стержень-цилиндр, а также в связи с навитым по спирали на катоде токонепроводящего материала с шагом не более 3-х внутренних диаметров трубки анода создается закручивание потока жидкости, что улучшает выделение ионов железа и взаимодействие с загрязненной жидкостью, и способствует эффективному получению осадка в виде гидроокиси, навитый на катод токонепроводящий материал обеспечивает также депассивацию электродов, что в свою очередь позволяет повысить рабочую плотность тока с 5-10 а/м² до 20-30 а/м² и, следовательно, удельную производительность электрокоагулятора.This goal is achieved by the fact that in a continuous electrocoagulator for cleaning contaminated liquids, containing a vertical housing with upper and lower covers, cylindrical electrodes are vertically located inside, as well as inlet and outlet pipes of charged and purified liquids, while the cathodes are installed in the anode tubes and in the annular space with a gap of 1.5-2.5 mm and insulated with a non-conductive material, helically wound on the cathodes with a step of not more than three internal diameters of the anode tubes, a post is created The required interelectrode distance with the rod-cylinder electrode system, as well as due to the spiraling of a non-conductive material on the cathode with a pitch of no more than 3 internal diameters of the anode tube, a twisting of the liquid flow is created, which improves the release of iron ions and interaction with the contaminated liquid, and contributes to the efficient production of a precipitate in the form of hydroxide, a non-conductive material wound on the cathode also provides depassivation of the electrodes, which in turn allows to increase the working current density 5-10 and / ^m2 to 20-30 A / m ² and, therefore, specific productivity electrocautery.

На фиг. 1 представлен электрокоагулятор, общий вид; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows an electrocoagulator, general view; in FIG. 2, section AA in FIG. 1.

Электрокоагулятор содержит корпус 1, закрывающийся сверху и снизу крышками 2. В нижней и верхней части электрокоагулятора имеются патрубки 3 для ввода и вывода обрабатываемой жидкости. В корпусе 1 располагается трубчатый анод 4, в трубках и межтрубном пространстве которого находятся катоды 5, изолированные от анодов 4 токонепроводящим материалом 6, например леской, навитой по спирали с шагом не более трех внутренних диаметров трубок анода. Корпус 1 и крышка 2 уплотнены кольцом. The electrocoagulator comprises a housing 1, which is closed by covers 2 at the top and bottom. In the lower and upper parts of the electrocoagulator there are nozzles 3 for input and output of the processed fluid. In the housing 1 there is a tubular anode 4, in the tubes and in the annular space of which there are cathodes 5 isolated from the anodes 4 with a non-conductive material 6, for example, fishing line, wound in a spiral with a pitch of no more than three inner diameters of the anode tubes. The housing 1 and the cover 2 are sealed with a ring.

Подвод электроэнергии производится непосредственно к аноду 4 и к катодом 5 посредством электродной доски 8. Power is supplied directly to the anode 4 and to the cathode 5 by means of an electrode board 8.

На фиг. 2 изображены трубки 1 анода и катода 2, расположенные внутри трубок 1 и межтрубном пространстве. In FIG. 2 shows the tubes 1 of the anode and cathode 2 located inside the tubes 1 and the annulus.

Электрокоагулятор работает следующим образом. Electrocoagulator works as follows.

Обрабатываемая жидкость подается в нижнюю полость через патрубок 3. Затем она проходит между поверхностями трубок анода и катодами 5, где под действием тока происходит процесс анодного растворения железа с образованием гидроксидов металлов, которые вместе с пузырьками образующегося на катодах газа подымаются вверх по направлению течения обрабатываемой жидкости и выводятся через патрубок 3 вместе с обрабатываемой жидкостью. При этом изолирующий материал 6, навитый по спирали на катоды 5, обеспечивает принудительную турбулизацию жидкости в процессе обработки. The processed fluid is fed into the lower cavity through the pipe 3. Then it passes between the surfaces of the anode tubes and cathodes 5, where, under the influence of current, the process of anodic dissolution of iron occurs with the formation of metal hydroxides, which, together with the bubbles of gas formed at the cathodes, rise upward in the direction of flow of the treated fluid and are discharged through the pipe 3 together with the processed fluid. In this case, the insulating material 6, helically wound on the cathodes 5, provides forced turbulization of the liquid during processing.

Таким образом, эффективность работы электрокоагулятора повышается за счет ускорения процесса коагуляции при меньших затратах электроэнергии. Это объясняется тем, что при концентричном расположении цилиндрических электродов градиент напряженности электрического поля grad E grad E

имеет отрицательную величину, т.е. в направлении катода напряженность поля увеличивается, что ускоряет положительно заряженные ионы железа (Fe⁺²), образующиеся при его анодном растворении, а это в свою очередь приводит к увеличению общего числа соударений всех ионов, находящихся в обрабатываемой жидкости. Дополнительно этому способствует принудительная турбулизация обрабатываемой жидкости.Thus, the efficiency of the electrocoagulator is increased due to the acceleration of the coagulation process with less energy. This is explained by the fact that with a concentric arrangement of cylindrical electrodes, the gradient of the electric field strength grad E grad E

has a negative value, i.e. In the direction of the cathode, the field strength increases, which accelerates the positively charged iron ions (Fe ^{+ 2} ) formed during its anodic dissolution, and this, in turn, leads to an increase in the total number of collisions of all ions in the treated liquid. In addition, forced turbulization of the treated fluid contributes to this.

Кроме того, турбулизация жидкости способствует перемешиванию обработанной жидкостью с остальной ее частью, повышая плотность тока без дополнительных затрат электроэнергии. Это происходит потому, что поскольку активный процесс обработки идет у поверхностей электродов, то в приэлектродном слое обработанная жидкость имеет большое электрическое сопротивление, что приводит к дополнительным затратам электроэнергии для поддержания или создания определенной плотности тока с целью обработки той части, которая находится внутри обработанных слоев (необработанная жидкость как бы изолирована от электродов нетокопроводящим слоем-изолятором). Турбулизация разрушает изолятор, приводя к снижению общего сопротивления обрабатываемой жидкости, повышая тем самым равномерность обработки или глубину очистки, т.е. эффективность работы электрокоагулятора. In addition, turbulization of the liquid promotes mixing of the treated liquid with the rest of it, increasing the current density without additional energy costs. This is because, since the active processing takes place at the surfaces of the electrodes, the treated liquid has a large electrical resistance in the near-electrode layer, which leads to additional energy costs to maintain or create a certain current density in order to process the part that is inside the processed layers ( untreated liquid is insulated from the electrodes with a non-conductive insulating layer). Turbulization destroys the insulator, leading to a decrease in the total resistance of the liquid being treated, thereby increasing the uniformity of treatment or the depth of cleaning, i.e. the efficiency of the electrocoagulator.

Claims

1. ELECTROCOAGULATOR FOR CLEANING A POLLUTED LIQUID, comprising a housing with a lid and a bottom, anodes and cathodes, liquid inlet and outlet nozzles, characterized in that, in order to increase the degree of purification, reduce energy and electrode consumption, the anodes are made tubular, and the cathodes are in the form of rods installed inside the anodes and between them at the same distance from each other, while on the surface of the cathode a spiral of dielectric material is placed with a pitch of not more than three internal diameters of the anode tube.

2. The electrocoagulator according to claim 1, characterized in that the cathodes are installed inside the anodes and between them at a distance of 1.5 to 2.5 mm from each other.