RU2071948C1 - Sewage cleaning method and apparatus - Google Patents
Sewage cleaning method and apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- RU2071948C1 RU2071948C1 SU5003065A RU2071948C1 RU 2071948 C1 RU2071948 C1 RU 2071948C1 SU 5003065 A SU5003065 A SU 5003065A RU 2071948 C1 RU2071948 C1 RU 2071948C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- anode
- purified
- particles
- iron
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области очистки природных, оборотных и сточных вод и может быть использовано для очистки вод от диспергированных, эмульгированных и растворенных примесей. The invention relates to the field of purification of natural, circulating and waste water and can be used to purify water from dispersed, emulsified and dissolved impurities.
Известно устройство для очистки сточных вод от шестивалентного (VI) хрома, содержащее емкость, внутренний объем которой разделен нейтральной проницаемой мембраной (диафрагмой) на анодную и катодную камеры, причем в анодной камере вначале (по ходу воды) располагается нерастворимый анод, а затем растворимый железный. Очищаемая вода подается в анодную камеру, где подкисляется и в которой происходит восстановление хрома (VI) за счет окисления железа (II), выделяющегося из растворимого анода. Из анодной камеры вода перепускается в катодную, где подщелачивается и в ней образуются гидроксиды хрома (III) и железа (III и II). A device for treating wastewater from hexavalent (VI) chromium is known, which contains a container whose internal volume is divided by a neutral permeable membrane (diaphragm) into the anode and cathode chambers, and an insoluble anode, then soluble iron, is located in the anode chamber first (along the water). . The purified water is fed into the anode chamber, where it is acidified and in which chromium (VI) is reduced due to the oxidation of iron (II) released from the soluble anode. Water is transferred to the cathode from the anode chamber, where it is alkalinized and hydroxides of chromium (III) and iron (III and II) are formed in it.
Недостатками способа и устройства являются значительный расход электроэнергии, составляющий при исходной концентрации хрома (VI) в воде 100 г/м3 7,8 кВт•ч/м3 при 78 Вт•ч на 1 г хрома (VI), бесполезная потеря кислорода, выделяющегося на плоскостном нерастворимом аноде, и отсутствие возможности регулировать напряжение и силу тока на анодах.The disadvantages of the method and device are significant energy consumption, which at the initial concentration of chromium (VI) in water is 100 g / m 3 7.8 kW • h / m 3 at 78 W • h per 1 g of chromium (VI), useless loss of oxygen, standing out on a planar insoluble anode, and the inability to adjust the voltage and current strength on the anodes.
Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов и хроматов гальванокоагуляцией, заключающийся в совокупности параллельно-последовательно протекающих электрохимических и физико-химических процессов, возникающих в объемном статическом устройстве, загруженном пористой массой железа (скрап, стружка и т.п.), через которую пропускается очищаемая вода с предварительно введенным в нее измельченным до пылевидного состояния коксом и кислородом. The closest solution in terms of technical nature and the achieved result is a method for treating wastewater from heavy metal ions and chromates by galvanic coagulation, which consists in a combination of electrochemical and physicochemical processes that occur in parallel in series in a static static device loaded with a porous mass of iron (scrap, shavings etc.) through which purified water is passed with coke and oxygen crushed to a pulverized state previously introduced into it.
В процессе гальванокоагуляции расходуется кокс (материал катода) и железо (материал анода). Расход кокса от 2 до 20 г/3 очищаемой воды при исходной концентрации хрома в ней до 200 г/м3 и времени обработки воды до 6 минут и до 30 г/м3 воды при исходной концентрации хрома (VI) в ней до 300 г/м3 и времени обработки воды до 12 мин. Для ускорения окисления продуктов реакций процесса гальванокоагуляции в очищаемую воду вводят кислород в количестве 0,3-0,6% от расхода воды, а в устройстве поддерживается избыточное давление 0,05-0,15 мПа. Относительная скорость протока воды через пористую массу железа в устройстве не превышает 0,04 м/ч.In the process of galvanocoagulation, coke (cathode material) and iron (anode material) are consumed. Coke consumption from 2 to 20 g / 3 of purified water at an initial concentration of chromium in it up to 200 g / m 3 and a water treatment time of up to 6 minutes and up to 30 g / m 3 of water at an initial concentration of chromium (VI) in it up to 300 g / m 3 and water treatment time up to 12 min. To accelerate the oxidation of the reaction products of the galvanocoagulation process, oxygen is introduced into the purified water in an amount of 0.3-0.6% of the water flow rate, and an overpressure of 0.05-0.15 MPa is maintained in the device. The relative speed of the water flow through the porous mass of iron in the device does not exceed 0.04 m / h.
Недостатком способа является сравнительно невысокая производительность, падающая при увеличении исходной концентрации хрома (VI) в воде, которая подвергается очистке. Так, при концентрации хрома (VI) в воде 200 г/м3 для ее очистки требуется 6 минут, а при концентрации 300 г/м3 12 минут, то есть увеличение концентрации в 1,5 раза привело к увеличению времени обработки в 2 раза. Существенным недостатком способа является то, что при очистке воды от хрома (VI) он реализуется при исходном рН очищаемой воды ниже 2,8. Недостатком способа является также и то, что для введения в воду кислорода используется, как правило, воздух, содержащий менее 30% кислорода, а для поддержания его в растворенном состоянии в устройстве необходимо поддерживать избыточное давление, причем кислород в воде присутствует в молекулярном состоянии. Конструктивным недостатком объемных устройств статической гальваноагуляции является низкая относительная скорость протока очищаемой воды через пористую массу железа, которая не обеспечивает вынос продуктов реакций процесса очистки воды из пористой массы железа, что требует постоянной промывки массы или полной ее выгрузки из устройства.The disadvantage of this method is the relatively low productivity, falling with increasing initial concentration of chromium (VI) in the water that is being purified. So, at a concentration of chromium (VI) in water of 200 g / m 3 it takes 6 minutes to clean it, and at a concentration of 300 g / m 3 it takes 12 minutes, that is, an increase in concentration by 1.5 times leads to an increase in processing time by 2 times . A significant disadvantage of this method is that when purifying water from chromium (VI), it is realized at an initial pH of the purified water below 2.8. The disadvantage of this method is that for introduction of oxygen into water, as a rule, air containing less than 30% oxygen is used, and to maintain it in a dissolved state in the device, it is necessary to maintain excess pressure, and oxygen in water is present in a molecular state. A structural disadvantage of volumetric devices of static galvanoagulation is the low relative flow rate of the water being purified through the porous mass of iron, which does not provide the removal of reaction products of the water purification process from the porous mass of iron, which requires constant washing of the mass or its complete discharge from the device.
Наиболее близким по технической сущности является устройство (электрокоагулятор) для электрохимической очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, содержащее корпус, стальной перфорированный короб, вставленный внутрь корпуса с зазором между дном и стенками и подключенный к отрицательному полюсу источника электрического тока, диафрагму, размещенную на внутренней поверхности короба-катода и делящую внутренний объем корпуса на периферийную катодную камеру и центральную анодную, перфорированный короб из аноднонерастворимого металла, вставленный вплотную внутрь короба-катода и подключенный к положительному полюсу источника тока, перфорированную диэлектрическую прокладку, размещенную вплотную на внутренней боковой поверхности короба-анода, засыпной растворимый стружечный анод, размещенный внутри короба-анода и токоподводом к которому служит дно этого короба, диэлектрическую сетку, уложенную по поверхности засыпки анода, и диэлектрические полоски, уложенные по сетке, V-образный перфорированный металлический катод, уложенный на полоски и подключенный к тому же отрицательному полюсу источника тока, что и короб-катод, патрубок подвода очищаемой воды, закрепленный своей расширенной нижней частью на катоде в его центре, кольцевой соленоид, размещенный в расширенной части патрубка и подключенный к источнику переменного тока, сферическую загрузку из спеченных истирающихся частиц магнетита, размещенную внутри соленоида. Перфорация диэлектрической прокладки, короба-анода и короба-катода выполнена соосно. В нижней части корпус имеет патрубок с вентилем для подвода в катодную камеру устройства и регулировки расхода индифферентного электролита, а в верхней части корпус имеет выходную камеру для сбора и смешивания обработанной очищаемой воды и индифферентного электролита. В качестве электролита может быть использован 1-2-х процентный раствор хлорида натрия или осветленная очищенная вода. При заполнении устройства водой и подаче постоянного тока вода в катодной камере подщелачивается, а в анодной подкисляется. При подаче на соленоид переменного тока частицы магнетита создают магнитоожиженный слой и начинают истираться. Очищаемая вода пропускается через магнитоожиженный слой, обогащается мелкими затравочными кристалликами магнетита и через отверстия в V-образном катоде поступает под его центр. Далее вода по каналам между диэлектрическими полосками направляется к периферии V-образного катода, насыщаясь ионами железа (II), поступающими через диэлектрическую сетку от растворяющейся загрузки засыпного анода, на периферии катода вода через отверстия в катоде поднимается вверх и через кромку коробов сливается в выходную камеру, где смешивается с индифферентным электролитом. В результате обработки воды в анодной камере происходит ферритизация твердой фазы суспензии, что ускоряет процесс последующего осветления воды. Регулировкой расхода индифферентного электролита возможно получение близкого к оптимальному для осаждения ферритизированной твердой фазы значения рН очищаемой воды. Стабильность растворения загрузки анода обеспечивается повышенной кислотностью воды в анодной камере, интенсивным растворением верхнего слоя загрузки анода, непрерывно уплотняемого массой катода и закрепленного на нем патрубка подачи воды с массивным соленоидом. The closest in technical essence is a device (electrocoagulator) for electrochemical treatment of wastewater from heavy metal ions, containing a housing, a perforated steel box inserted into the housing with a gap between the bottom and walls and connected to the negative pole of the electric current source, a diaphragm located on the inside the surface of the cathode box and dividing the internal volume of the casing into a peripheral cathode chamber and a central anode, perforated box made of anodically insoluble metal a, inserted close to the inside of the cathode box and connected to the positive pole of the current source, a perforated dielectric gasket placed closely on the inner side surface of the anode box, a soluble bulk chip anode placed inside the anode box and the current supply to which is the bottom of this box, the dielectric a grid laid on the surface of the anode backfill, and dielectric strips laid on the grid, a V-shaped perforated metal cathode, laid on strips and connected to the same from to the negative pole of the current source, like the box-cathode, the pipe for supplying the water to be cleaned, fixed with its expanded lower part to the cathode in its center, an annular solenoid located in the extended part of the pipe and connected to the AC source, spherical loading from sintered abrasive particles of magnetite, located inside the solenoid. The perforation of the dielectric strip, the anode box and the cathode box is made coaxially. In the lower part, the casing has a nozzle with a valve for supplying the device to the cathode chamber and adjusting the flow of an indifferent electrolyte, and in the upper part, the casing has an outlet chamber for collecting and mixing treated treated water and an indifferent electrolyte. As an electrolyte, a 1-2% solution of sodium chloride or clarified purified water can be used. When the device is filled with water and DC is applied, the water in the cathode chamber is alkalinized, and in the anode chamber it is acidified. When an alternating current is supplied to the solenoid, the magnetite particles create a magnetically fluidized layer and begin to wear out. The purified water is passed through a magnetically fluidized bed, enriched with small seed crystals of magnetite, and through the holes in the V-shaped cathode enters under its center. Next, the water through the channels between the dielectric strips is directed to the periphery of the V-shaped cathode, being saturated with iron (II) ions coming from the dissolving charge of the charge anode through the dielectric grid, at the cathode periphery, the water rises through the holes in the cathode and merges into the outlet chamber through the edge of the boxes where mixed with an indifferent electrolyte. As a result of water treatment in the anode chamber, the solid phase of the suspension is ferritized, which accelerates the process of subsequent clarification of water. By adjusting the flow rate of the indifferent electrolyte, it is possible to obtain a pH value of the purified water that is close to optimal for the precipitation of the ferritized solid phase. The stability of dissolution of the anode charge is provided by the increased acidity of the water in the anode chamber, by intensive dissolution of the upper layer of the anode charge, continuously compacted by the mass of the cathode and a water supply pipe with a massive solenoid fixed to it.
Недостатком данного устройства является незначительное использование кислорода, выделяющегося на плоскостном аноде, и ограниченная производительность из-за обработки воды в плоскости поверхности стружечного анода. The disadvantage of this device is the insignificant use of oxygen released on the planar anode, and limited performance due to the processing of water in the surface plane of the chip anode.
Целью изобретения является повышение производительности процесса очистки воды, увеличение степени очистки воды от примесей, снижение расхода реагентов при одновременном повышении стабильности процесса очистки воды. The aim of the invention is to increase the productivity of the water treatment process, increase the degree of water purification from impurities, reduce the consumption of reagents while increasing the stability of the water treatment process.
Поставленная цель достигается тем, что в способе очистки сточных вод, включающем пропускание через неподвижную пористую массу частиц железа очищаемой воды с предварительно введенными в нее пылевидными частицами кокса в количестве 2 20 г на 1 м3 очищаемой воды, перемещаемых относительно частиц железа потоком воды с созданием гальванопар железо кокс при их соприкосновении, окисление воды кислородом непосредственно в пористой массе, очищаемую воду дополнительно пропускают через пористую массу частиц из аноднонерастворимого электропроводящего материала, занимающую объем от 11 до 19% от объема пористой массы частиц железа, параллельно потоку очищаемой воды за нейтральной проницаемой мембраной пропускают поток сопутствующей (очищенной) воды с расходом от 9,5 до 20% от расхода очищаемой воды, к очищаемой воде подводят положительный полюс от внешнего источника постоянного электрического тока, а отрицательный полюс к сопутствующей воде, при этом в случае, когда очищаемую воду пропускают через пористые массы частиц с относительной скоростью более 0,18 м/с, к очищаемой и сопутствующей водам электрический ток подводят в количестве от 17,0 до 98,0 А•ч на 1 м3 очищаемой воды, причем аноднонерастворимые частицы размещают слоями в массе частиц железа, а в случае, когда очищаемую воду пропускают через пористую массу частиц с относительной скоростью от 0,18 до 0,007 м/с, к водам электрический ток подводят в количестве от 17 до 125 А•ч на 1 м3 очищаемой воды, причем частицы размещают в два слоя, обработанную очищаемую воду смешивают с отработанной сопутствующей водой.This goal is achieved by the fact that in the method of wastewater treatment, which includes passing through an immobile porous mass of iron particles of purified water with dust particles of coke previously introduced into it in an amount of 2 20 g per 1 m 3 of purified water, transferred relative to the iron particles by a stream of water to create galvanopar iron coke when they come into contact, oxidation of water with oxygen directly in the porous mass, purified water is additionally passed through the porous mass of particles from an anodically insoluble wire of the covering material, occupying a volume of 11 to 19% of the volume of the porous mass of iron particles, a stream of concomitant (purified) water with a flow rate of 9.5 to 20% of the flow rate of the purified water is passed parallel to the flow of purified water behind a neutral permeable membrane; the positive pole from an external source of direct electric current, and the negative pole to the accompanying water, in this case, when the water to be purified is passed through the porous mass of particles with a relative velocity of more than 0.18 m / s, to the purified and accompanying Water electric current is applied in an amount of 17.0 to 98.0 A • h per 1 m 3 of treated water, wherein anodnonerastvorimye particle layers arranged in the mass of iron particles, and in the case where the cleaned water is passed through a porous mass of particles with a relative velocity of 0.18 to 0.007 m / s, electric current is supplied to the water in an amount of 17 to 125 A • h per 1 m 3 of purified water, the particles being placed in two layers, the treated purified water is mixed with the waste accompanying water.
Новым в способе является то, что очищаемую воду дополнительно пропускают через пористую массу частиц из аноднонерастворимого электропроводящего материала, занимающую объем от 11 до 19% от объема пористой массы частиц железа, параллельно потоку очищаемой воды за нейтральной проницаемой мембраной пропускают поток сопутствующей воды с расходом от 9,5 до 20,0% от расхода очищаемой воды, к очищаемой воде подводят положительный полюс от внешнего источника постоянного электрического поля, а к сопутствующей воде - отрицательный, причем электрический ток подводят к водам в количестве 17 98 А•ч на 1 м3 очищаемой воды, при пропускании очищаемой воды через пористые массы частиц с относительной скоростью более 0,18 м/с и размещении аноднонерастворимых частиц слоями в массе частиц железа, и в количестве 17 - 125 А•ч на 1 м3 очищаемой воды, при пропускании очищаемой воды через пористые массы частиц с относительной скоростью от 0,18 до 0,007 м/с и размещении аноднонерастворимых частиц и частиц железа в два слоя.New in the method is that the water to be purified is additionally passed through a porous mass of particles from anodically insoluble electrically conductive material, occupying a volume of 11 to 19% of the volume of the porous mass of iron particles, a stream of accompanying water is passed parallel to the flow of purified water behind a neutral permeable membrane with a flow rate of 9 , 5 to 20.0% of the flow rate of the treated water, a positive pole is supplied to the purified water from an external source of a constant electric field, and negative to the accompanying water, moreover, d current is applied to waters in an amount of 17 98 A • h per 1 m3 water to be purified, by passing the treated water through a porous mass of particles with a relative speed of 0.18 m / s and placing anodnonerastvorimyh layers of particles in the mass of iron particles in an amount 17 - 125 A • h per 1 m 3 of purified water, by passing the purified water through a porous mass of particles with a relative speed of 0.18 to 0.007 m / s and placing anodically insoluble particles and iron particles in two layers.
На чертеже 1 представлена схема осуществления способа очистки сточных вод. The
Физико-химические основы способа состоят в следующем. При пропускании очищаемой воды с примесью пылевидных частичек кокса через слои пористых масс аноднонерастворимых электропроводящих частиц и частиц железа, сопутствующей воды параллельно потоку очищаемой за нейтральной проницаемой мембраной и наложении на очищаемую воду положительного потенциала, а на сопутствующую воду отрицательного потенциала постоянного электрического тока от внешнего источника, в пористых массах частиц возникают и параллельно-последовательно протекают процессы, движущими силами которых являются постоянной электрический ток и гальванопары железо кокс. В пористых массах частиц под воздействием положительного потенциала электрического тока на поверхности частиц происходит электролиз гидроксил ионов с выделением в очищаемую воду водород ионов и атомарного кислорода, соединяющегося затем в молекулярный. На поверхности аноднонерастворимых части вся энергия подводимого тока расходуется на электролиз, на поверхности частиц железа расходуется на электролиз лишь часть энергии, причем эта часть тем больше, чем выше рН очищаемой воды. При прохождении очищаемой воды через слой аноднонерастворимых частиц она резко подкисляется, а органические примеси воды окисляются кислородом, причем особенно активно атомарным. В слое частиц железа перемещаемые очищаемой водой пылинки кокса, соприкасаясь с частицами железа, образуют множество гальванопар железо кокс, вызывающих процесс гальванокоагуляции, основными составляющими которого являются растворение частиц железа с выходом железа в очищаемую воду в виде двухвалентного железа иона и разряд на пылинках кокса водород ионов, с образованием атомарного водорода, соединяющегося затем в молекулярный. Physico-chemical basis of the method are as follows. When passing purified water with an admixture of dusty particles of coke through layers of porous masses of anodically insoluble electrically conductive particles and iron particles, the accompanying water is parallel to the stream being cleaned behind a neutral permeable membrane and a positive potential is applied to the purified water, and a constant DC electric potential is applied to the accompanying water from an external source, in porous masses of particles arise and processes occur in parallel-sequentially, the driving forces of which are constant electric current and galvanic couples iron coke. In porous masses of particles under the influence of the positive potential of an electric current, hydroxyl ions are electrolyzed on the particle surface with the release of hydrogen ions and atomic oxygen into purified water, which then combines into molecular oxygen. On the surface of anodically insoluble parts, all the energy of the input current is spent on electrolysis, on the surface of iron particles, only part of the energy is spent on electrolysis, and this part is all the more, the higher the pH of the treated water. With the passage of purified water through a layer of anodically insoluble particles, it sharply acidifies, and the organic impurities of the water are oxidized by oxygen, especially atomic. In the layer of iron particles, the coke dusts moved by the water being cleaned by water, in contact with the iron particles, form many galvanic pairs of iron coke, causing the process of galvanic coagulation, the main components of which are the dissolution of iron particles with the release of iron into the purified water in the form of divalent iron ion and the discharge of hydrogen ions on coke dust particles , with the formation of atomic hydrogen, then connecting to molecular.
По мере продвижений в массе частиц железа очищаемой воды концентрация водород ионов в очищаемой воде падает, что вызывает замедление процесса растворения железа, причем этот процесс идет тем медленнее, чем выше рН воды. При исходном рН очищаемой воды 3,5-4,0 и низких скоростях движения воды в пористой массе частиц железа возможно отложение образующихся гидроксидов тяжелых металлов. Образование отложений предупреждается или значительным первоначальным подкислением воды в слое аноднонерастворимых частиц за счет увеличенного расхода электроэнергии, или направлением воды в следующий слой аноднонерастворимых частиц с увеличением скорости протока воды и многократным возобновлением цикла. При наличии в воде хрома (VI) он восстанавливается до хрома (III) за счет окисления железа (II) до железа (III). Возможно вовлечение водорода, особенно атомарного, в процессы гальванокоагуляции в массе частиц железа. Одновременно в сопутствующей воде идет процесс электролиза водород ионов с выделением в воду газообразного водорода, что приводит к существенному подщелачиванию воды. При смешивании обработанной очищаемой воды с отработанной (подщелоченной) сопутствующей водой рН смеси вод оказывается близким к оптимальному для осаждения гидроксидов тяжелых металлов. Кроме того, под воздействием электрического поля некоторая часть катионов из очищаемой воды через нейтральную проницаемую мембрану мигрирует в сопутствующую воду, а эквивалентное количество анионов из сопутствующей водыя1 -я0 в очищаемую, что увеличивает ее окислительно-восстановительный потенциал и ускоряет процесс гальванокоагуляции. With the advancement in the mass of iron particles of purified water, the concentration of hydrogen ions in the purified water decreases, which slows down the process of dissolution of iron, and this process is slower, the higher the pH of the water. At an initial pH of the treated water of 3.5–4.0 and low water velocities in the porous mass of iron particles, the formation of heavy metal hydroxides is possible. The formation of deposits is prevented either by a significant initial acidification of the water in the layer of anodically insoluble particles due to the increased energy consumption, or by directing water to the next layer of anodically insoluble particles with an increase in the flow rate of the water and repeated resumption of the cycle. In the presence of chromium (VI) in water, it is reduced to chromium (III) due to the oxidation of iron (II) to iron (III). It is possible to involve hydrogen, especially atomic, in the processes of galvanic coagulation in the mass of iron particles. At the same time, in the accompanying water there is a process of electrolysis of hydrogen ions with the release of gaseous hydrogen into the water, which leads to a significant alkalization of water. When mixing treated treated water with waste (alkalized) accompanying water, the pH of the water mixture is close to optimal for the precipitation of heavy metal hydroxides. In addition, under the influence of an electric field, a certain part of the cations from the purified water through the neutral permeable membrane migrates to the accompanying water, and the equivalent number of anions from the accompanying water is 1-1O0 to the purified water, which increases its redox potential and accelerates the galvanocoagulation process.
Целью предлагаемого устройства является реализация предлагаемого способа очистки сточных вод. The aim of the proposed device is the implementation of the proposed method of wastewater treatment.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для очистки сточных вод, содержащем корпус с патрубками для подвода и отвода очищаемой и сопутствующей вод, нейтральную проницаемую мембрану, делящую внутренний объем корпуса на периферийную катодную камеру, по которой пропускают сопутствующую воду, и внутреннюю анодную камеру, в которой подвергают обработке очищаемую воду, пористую массу частиц железа, которой заполнена анодная камера, корпус выполняют из металлической трубы, причем корпус выполняют как герметичным, так и негерметичным, мембрану закрепляют на каркасе из диэлектрического материала и придают ей форму трубы, торцы которой свободны для входа и выхода очищаемой воды, между торцами мембраны и корпуса устраивают входную и выходную камеры очищаемой воды, на дне анодной камеры под пористой массой частиц железа размещают слой пористой массы из аноднонерастворимого электропроводящего материала, в пористых массах частиц устанавливают стержневой токоподвод из аноднонерастворимого металла, выходящий в торце за пределы корпуса, причем в герметичном корпусе токоподвод через торец пропускают через уплотнительное устройство из диэлектрического материала, катодную камеру изолируют от входной и выходной камер очищаемой воды уплотнителями из диэлектрического материала, уплотнители размещают вокруг торцов мембраны, а также тем, что при необходимости устройства с герметичными корпусами в требуемом количестве соединяют последовательно трубопроводами очищаемой и нейтральной вод в одну установку. This goal is achieved by the fact that in a device for wastewater treatment, comprising a housing with inlets for supplying and discharging purified and associated water, a neutral permeable membrane dividing the internal volume of the housing into a peripheral cathode chamber through which the accompanying water is passed, and an internal anode chamber, in which the water to be treated is treated, the porous mass of iron particles with which the anode chamber is filled, the housing is made of a metal pipe, the housing being both hermetic and non-tight well, the membrane is fixed on a frame made of dielectric material and shaped into a pipe, the ends of which are free to enter and exit the water to be cleaned, the inlet and outlet chambers of the water to be purified are arranged between the ends of the membrane and the housing, a porous layer is placed under the porous mass of iron particles masses of anodically insoluble electrically conductive material; in the porous masses of particles, a rod current supply is made of anodically insoluble metal, which extends outside the housing at the end, and in a sealed housing the feed through the end is passed through a sealing device made of dielectric material, the cathode chamber is isolated from the inlet and outlet chambers of the water to be purified by seals made of dielectric material, the seals are placed around the ends of the membrane, and also, if necessary, devices with sealed enclosures in the required quantity are connected in series to the pipes to be cleaned and neutral waters in one installation.
Новизной предлагаемого устройства является то, что корпус выполняют из металлической трубы, причем в зависимости от размещения устройства по отношению к другим устройствам очистки воды корпус выполняют как герметичным, так и негерметичным, мембрану закрепляют на каркасе из диэлектрического материала и придают ей форму трубы, торцы которой свободны для входа и выхода очищаемой воды, между торцами мембраны и корпуса устраивают входную и выходную камеры очищаемой воды, на дне анодной камеры под пористой массой частиц железа размещают слой пористой массы частиц из аноднонерастворимого электропроводящего материала, в пористых массах частиц устанавливают стержневой токоподвод из аноднонерастворимого металла, выходящий в торце за пределы корпуса, катодную камеру изолируют от входной и выходной камер очищаемой воды уплотнителями из диэлектрического материала, уплотнители размещают вокруг торцов мембраны; а также то, что при необходимости устройства с герметичными корпусами в требуемом количестве соединяют последовательно трубопроводами очищаемой и сопутствующей вод в одну установку. The novelty of the proposed device is that the casing is made of a metal pipe, and depending on the location of the device with respect to other water purification devices, the casing is both hermetic and non-tight, the membrane is fixed to the frame of dielectric material and shaped into a pipe, the ends of which are free for entry and exit of the purified water, between the ends of the membrane and the housing arrange the inlet and outlet chambers of the purified water, a layer is placed under the porous mass of iron particles at the bottom of the anode chamber a porous mass of particles anodnonerastvorimogo electrically conductive material in the porous particles masses mounted rod current lead of anodnonerastvorimogo metal exiting at the end outside the housing, the cathode chamber is isolated from the input and output chambers being cleaned water seals of a dielectric material, seals are placed around the ends of the membrane; and also the fact that, if necessary, devices with sealed enclosures in the required quantity are connected in series with pipelines of treated and associated water in one installation.
На чертеже 2 приведена схема предлагаемого устройства. Figure 2 shows a diagram of the proposed device.
Устройство содержит корпус 1, выходную камеру очищаемой воды 2, проницаемую нейтральную мембрану 3, каркас мембраны 4, катодную камеру 5, анодную камеру 6, входную камеру очищаемой воды 7, уплотнители 8, токоподвод 9. Корпус 1 выполняют как герметичным, так и негерметичным. Герметичный корпус способен работать под избыточным давлением очищаемой воды, негерметичный способен работать только на свободный излив очищаемой воды. The device comprises a
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
В анодную камеру 6 сначала до 10-16% от ее объема заполняют частицами из аноднонерастворимого электропроводящего материала я1(я0например, титановой стружки), а затем полностью частицами железа (например, стальной стружкой). К токоподводу 9 и корпусу 1 подключают соответственно положительный и отрицательный полюса источника постоянного электрического тока, а через подводящие патрубки в корпусе 1 во входную камеру 7 подают очищаемую воду с примесью пылевидных частиц кокса, а в катодную камеру 5 сопутствующую воду. Из входной камеры 7 очищаемая вода с примесью частиц кокса поступает в анодную камеру 6, в которой вначале проходит пористую массу аноднонерастворимых частиц, затемя1 -я0 пористую массу частиц железа. В пористой массе аноднонерастворимых частиц очищаемая вода за счет электролиза гидроксиля1 я0-я1 я0ионов резко подкисляется, а органические примеси активно окисляются кислородом, особенно атомарным. В пористой массе частиц железа перемещаемые очищаемой водой пылинки кокса, соприкасаясь с частицами железа, образуют множество гальванопар железоя1 я0-я1 я0кокс, вызывающих в очищаемой воде процесс гальванокоагуляции, одним из составляющих которого является растворение железа. По мере продвижения очищаемой воды в пористой массе частиц железа кислотность ее уменьшается и активность процессов растворения железа снижается. При наличии в ходе хрома (VI) он восстанавливается до хрома (III) за счет окисления выделившегося из частиц железа (II) до железа (III). Одновременно в катодной камере 5 сопутствующая вода, продвигаясь параллельно потоку очищаемой воды в анодной камере 6, существенно подщелачивается за счет электролиза водородя1 я0-я1 я0ионов. Из анодной камеры 6 очищаемая вода поступает в выходную камеру 2. Если в одном устройстве достигается необходимая степень очистки и обработки очищаемой воды от хрома (VI), то обработанная очищаемая вода и отработанная сопутствующая вода по общему или отдельным трубопроводам направляются в смеситель и далее на осветление. Если в одном устройстве не достигается необходимая степень обработки и полная очистка очищаемой воды от хрома (VI), то частично обработанная вода и частично отработанная сопутствующая вода по отдельным трубопроводам направляются в следующие последовательно соединяемые в необходимом количестве устройства, в которых цикл обработки каждый раз возобновляется. Из последнего устройства обработанная очищаемая вода и отработанная сопутствующая вода по общему или отдельным трубопроводам направляется в смеситель и далее на осветление. First, up to 10-16% of its volume is filled into the
Пример 1. Проводили очистку производственных сточных вод с рН 8,2 ед. окисляемостью 17,3 г О2м3, концентрациями хрома (VI), никеля, цинка, меди и железа общего соответственно 198,4; 31,2; 44,1; 20,6 и 12,1 г/м3.Example 1. Conducted the treatment of industrial wastewater with a pH of 8.2 units. oxidizability 17.3 g O 2 m 3 , concentrations of chromium (VI), nickel, zinc, copper and iron, respectively, 198.4; 31.2; 44.1; 20.6 and 12.1 g / m 3 .
От производства сточная вода поступала в усреднитель 1, из которого забиралась насосом 2 и через ротаметр 4 подавалась во входную камеру первого устройства (секции) 6.1 установки электрохимической обработки сточных вод 6. Во всасывающий патрубок насоса 2 из расходной емкости 3 поступала водная суспензия измельченного до пылевидного состояния кокса в количестве, обеспечивающем концентрацию кокса в очищаемой воде 19 г/м3; расход водной суспензии регулировался вентилем 3.1 и контролировался по водомерному стеклу 3.2. Расход очищаемой воды определялся по ротаметру 4 и регулировался вентилем 2.1. Одновременно в катодную камеру первого устройства 6.1 установки 6 из резервуара очищенной воды 11 насосом 12 через ротаметр 5 подавалась сопутствующая (очищенная) вода с расходом от 11 до 13% от расхода очищаемой воды. Расход сопутствующей воды регулировался вентилем 12.1. Из входной камеры устройства очищаемая вода поступала в анодную камеру, в которой последовательно проходила слой пористой массы частиц из аноднонерастворимого электропроводящего материала, слой пористой массы частиц железа и вытекала в выходную камеру устройства. Параллельно через катодную камеру устройства пропускалась сопутствующая вода. По соединительным трубопроводам частично обработанная очищаемая вода из выходной камеры и частично отработанная сопутствующая вода из катодной камеры первого устройства перепускалась соответственно во входную и катодную камеры второго устройства и т.д. до последнего устройства 6.i. Таким образомя1,я0 очищаемая вода многократно проходила чередующиеся слои аноднонерастворимых частиц и слои аноднорастворимых частиц железа; объем аноднонерастворимых частиц составлял 16% от объема частиц железа. Из последнего устройства установки 6 обработанная очищаемая вода и отработанная сопутствующая вода подавались в первую секцию смесителя 8, смешивались и смесь перепускалась во вторую секцию, в которой рН смеси доводился до 8,5-9,0 раствором щелочи, поступавшим из расходной емкости 9. Контроль за рН смеси вод в секциях проводился по рН-метрам, расход раствора щелочи регулировался вентилем 9.1. Из смесителя 8 смесь вод поступала в блок осветления 10 и очищенная сливалась в резервуар 11, из которого очищенная вода отводилась в канализацию через переливной патрубок. К установке электрохимической обработки вод 6 подавался постоянный электрический ток от выпрямителя 7 в количестве 50 А•ч на 1 м3 очищаемой воды. Положительный полюс выпрямителя присоединялся к токоподводам анодных камер устройств, выходящим за пределы корпуса, отрицательный полюс к корпусам устройств, сила подаваемого тока регулировалась через блок управления выпрямителя в зависимости от расхода очищаемой воды. При пропускании очищаемой воды с примесью пылевидных частиц кокса через слои пористых масс аноднонерастворимых токопроводящих частиц и частиц железа и сопутствующей воды параллельно потоку очищаемой за нейтральной проницаемой мембраной, а также при наложении на очищаемую воду через пористые массы частиц положительного потенциала, а на сопутствующую воду через корпус устройства отрицательного потенциала постоянного электрического тока от внешнего источника в пористых массах частиц возникают и параллельно-последовательно протекают процессы, движущими силами которых являются постоянный электрический ток и гальванопары железоя1 я0- кокс. В пористых массах частиц под воздействием положительного потенциала электрического тока на поверхности частиц происходит электролиз гидроксил-ионов с выделением в очищаемую воду водород-ионов и атомарного кислорода, соединяющегося затем в молекулярный. На поверхности аноднонерастворимых частиц вся энергия тока расходуется на электролиз, а на поверхности частиц железа лишь часть ее, причем эта часть тем больше, чем выше рН очищаемой воды. При прохождении очищаемой воды через слой аноднонерастворимых частиц она резко подкисляется, а органические примеси воды окисляются кислородом, причем особенно активно атомарным. В слое частиц железа перемещаемые очищаемой водой пылинки кокса, соприкасаясь с частицами железа, образуют множество гальванопар железоя1 я0-я1 я0кокс, вызывающих процесс гальванокоагуляции, основными составляющими которого являются растворение частиц железа с выходом железа в очищаемую воду в виде двухвалентного иона и разряд на пылинках кокса водород-ионов с образованием атомарного водорода, соединяющегося затем в молекулярный. По мере продвижения очищаемой воды в массе частиц железа концентрация водород-ионов в ней падает, что вызывает замедление и процесса растворения железа, причем этот процесс идет тем медленнее, чем выше рН воды. При исходном рН очищаемой воды 3,5-4,0 ед. и низких скоростях движения воды в пористой массе частиц железа возможно отложение образующихся гидроксидов тяжелых металлов. Образование отложений предупреждается или значительным первоначальным подкислением воды в слое аноднонерастворимых частиц за счет увеличенного расхода электроэнергии, или направлением воды в следующий слой аноднонерастворимых частиц и многократным возобновлением цикла обработки с одновременным увеличением скорости протока воды. При наличии в воде хрома (VI) он восстанавливается до хрома (III) за счет окисления железа (II) до железа (III). Возможно вовлечение водорода, особенно атомарного, в процессы гальванокоагуляции в массе частиц железа. Одновременно в сопутствующей воде идет процесс электролиза водород-ионов с выделением в воду газообразного водорода, что приводит к существенному подщелачиванию воды. При смешивании обработанной очищаемой воды с отработанной (подщелоченной) сопутствующей водой рН смеси вод оказывается близким к оптимальному для осаждения гидроксидов тяжелых металлов. Кроме того, под воздействием электрического поля некоторая часть катионов из очищаемой воды через нейтральную проницаемую мембрану мигрирует в нейтральную воду, а эквивалентное количество анионов из сопутствующей воды в очищаемую, что увеличивает ее окислительно-восстановительный потенциал и ускоряет процесс гальванокоагуляции. Относительное время пребывания очищаемой воды в пористой массе частиц или в анодных камерах устройств установки составило 0,044 ч (2,6 мин. ) при относительной скорости протока 0,19 м/с, рН смеси обработанной очищаемой воды и отработанной сопутствующей воды по сравнению с рН исходной очищаемой и сопутствующей водами снизился до 7,1 ед. разность потенциалов между токоподводами и корпусами устройств составляла 6 В, расход электроэнергии на 1 м3 очищаемой воды составил 0,3 кВт•ч или 1,5 Вт•ч на 1 г хрома (VI), потери напора в пористой массе частиц за время проведения опыта оставались неизменными и составляли 7,07 кПа на 1 п.м массы; хром (VI) в очищенной воде отсутствовал, а хром (III), никель, цинк, медь, железо общее присутствовали в концентрациях соответственно 0,012; 0,08; 0,003; 0,05; 1,4 г/м3, окисляемость воды снизилась до 2,8 г О2/м3 или уменьшилась на 86,1%
Пример 2. Очистке подвергалась та же, что и в примере 1, сточная вода. В отличие от примера 1, относительная скорость протока воды через анодные камеры устройств поддерживалась на уровне 0,18 м/с. В начале работы перепад давления был 6,71 кПа/п.м, через 62 часа работы достиг 8,05 кПа/п.м. Осмотр пористой массы частиц железа показал, что начали образовываться в порах отложения.From the production, the wastewater entered the
Example 2. The treatment was subjected to the same as in example 1, wastewater. In contrast to example 1, the relative velocity of the water flow through the anode chambers of the devices was maintained at 0.18 m / s. At the beginning of the work, the pressure drop was 6.71 kPa / p.m, after 62 hours of operation it reached 8.05 kPa / p.m. Inspection of the porous mass of iron particles showed that they began to form in the pores of the deposition.
Пример 3. Очистке подвергалась та же, что и в примере 1, сточная вода. В отличие от примера 1, относительное время обработки очищаемой воды было сокращено до 0,042 ч. (2,5 мин.). Полной очистки от хрома (VI) не было достигнуто, рН смеси обработанной очищаемой воды и отработанной сопутствующей воды увеличился до 7,2 ед. расход электроэнергии составил 0,315 кВт•ч/м3.Example 3. The treatment was subjected to the same as in example 1, wastewater. In contrast to example 1, the relative processing time of the treated water was reduced to 0.042 hours (2.5 minutes). Complete purification from chromium (VI) was not achieved, the pH of the mixture of treated purified water and waste associated water increased to 7.2 units. electricity consumption amounted to 0.315 kW • h / m 3 .
Пример 4. Очищалась та же, что и в примере 1, сточная вода. В отличие от примера 1, объем аноднонерастворимых частиц был снижен до 11% от объема частиц железа. В начале работы перепад давления был на том же, что и в примере 1, уровне, через 106 часов работы достиг 8,13 кПа/п.м. что указывает на образование отложений в пористой массе частиц железа. Эффект очистки воды по окисляемости снизился до 85% рН смеси очищаемой и сопутствующей вод уменьшился до 7,0 ед. Example 4. Purified the same as in example 1, wastewater. In contrast to Example 1, the volume of anodically insoluble particles was reduced to 11% of the volume of iron particles. At the beginning of the work, the pressure drop was at the same level as in Example 1, after 106 hours of operation it reached 8.13 kPa / lm. which indicates the formation of deposits in the porous mass of iron particles. The effect of water purification by oxidation decreased to 85%; the pH of the mixture of purified and associated water decreased to 7.0 units.
Пример 5. Очищалась та же, что и в примере 1, сточная вода. В отличие от примера 1, объем аноднонерастворимых частиц был увеличен до 19% от объема частиц железа. Полной очистки воды от хрома (VI) не было достигнуто, эффект очистки воды по окисляемости увеличился до 87,9% рН смеси под увеличился до 7,2 ед. Example 5. Purified the same as in example 1, wastewater. In contrast to Example 1, the volume of anodno-insoluble particles was increased to 19% of the volume of iron particles. Complete purification of water from chromium (VI) was not achieved; the effect of water purification by oxidation increased to 87.9%; the pH of the mixture increased to 7.2 units.
Пример 6. Очищалась та же, что и в примере 1, сточная вода. В отличие от примера 1, расход сопутствующей воды снижен до 9,5% от расхода очищаемой воды. Полной очистки воды от хрома (VI) не было достигнуто, рН смеси вод снизился до 7,0 ед. Example 6. Purified the same as in example 1, wastewater. In contrast to example 1, the consumption of associated water is reduced to 9.5% of the consumption of purified water. Complete purification of water from chromium (VI) was not achieved, the pH of the mixture of water decreased to 7.0 units.
Пример 7. Очищалась та же, что и в примере 1, сточная вода. В отличие от примера 1, расход сопутствующей воды увеличен до 20% от расхода очищаемой воды, рН смеси вод увеличился до 7,3 ед. Example 7. The same was purified as in example 1, wastewater. In contrast to example 1, the consumption of concomitant water was increased to 20% of the consumption of purified water, the pH of the mixture of water increased to 7.3 units.
Пример 8. Очищалась та же, что и в примере 1, сточная вода, но с исходным рН 9,2 ед. В отличие от примера 1, время обработки очищаемой воды увеличено до 0,055 ч. (3,3 мин.), количество электричества до 98 А•ч/м3. Расход электроэнергии возрос до 0,921 кВт•ч/м3, рН смеси вод увеличился до 7,6 ед. При полной очистке воды от хрома (VI), концентрации хрома (III), никеля, цинка, меди, железа общего в очищенной воде составляли соответственно 0,007; 0,07; 0,003; 0,05; 1,3 г/м3; окисляемость очищенной воды была 1,4 г О2/м3, что соответствуют эффекту очистки на 91,9%
Пример 9. Очищалась та же, что и в примере 1, сточная вода, но с исходным рН 9,2 ед. В отличие от примера 1, время обработки очищаемой воды увеличено до 0,053 ч. (3,2 мин.), количество электричества до 98 А•ч/м3. Полной очистки воды от хрома (VI) не достигнуто, расход электроэнергии составил 0,96 кВт•ч/м3, рН смеси вод увеличился до 7,6 ед.Example 8. The same was purified as in example 1, wastewater, but with an initial pH of 9.2 units. In contrast to example 1, the treatment time of the treated water is increased to 0.055 hours (3.3 minutes), the amount of electricity up to 98 A • h / m 3 . Electricity consumption increased to 0.921 kWh / m 3 , the pH of the water mixture increased to 7.6 units. When the water was completely purified from chromium (VI), the concentrations of chromium (III), nickel, zinc, copper, and iron in the purified water were, respectively, 0.007; 0.07; 0.003; 0.05; 1.3 g / m 3 ; the oxidizability of purified water was 1.4 g O 2 / m 3 , which corresponds to a purification effect of 91.9%
Example 9. The same was purified as in example 1, wastewater, but with an initial pH of 9.2 units. In contrast to example 1, the treatment time of the purified water is increased to 0.053 hours (3.2 minutes), the amount of electricity is up to 98 A • h / m 3 . Complete purification of water from chromium (VI) has not been achieved, the energy consumption was 0.96 kW • h / m 3 , the pH of the water mixture increased to 7.6 units.
Пример 10. Очищалась та же, что и в примере 1, сточная вода, но с исходным рН 3,9 ед. В отличие от примера 1, время обработки воды уменьшено до 0,027 ч. (1,6 мин.). Расход электроэнергии возрос до 0,496 кВт•ч/м3, рН смеси вод снизился до 5,4 ед. При полной очистке воды от хрома (VI) концентрации хрома (III), никеля, цинка, меди, железа общего в очищенной воде соответственно составляли 0,014; 0,09; 0,004; 0,06; 1,5 г/м3; окисляемость очищенной воды была 2,5 г О2/м3, что соответствует эффекту очистки на 85,5%
Пример 11. Очищалась та же, что и в примере 1, сточная вода, но с исходным рН 3,9 ед. В отличие от примера 1, время обработки воды уменьшено до 0,024 ч. (1,4 мин.). Расход электроэнергии возрос до 0,541 кВт•ч/м3, рН смеси вод уменьшился до 5,3 ед. полной очистки воды от хрома (VI) не достигнуто.Example 10. The same was purified as in example 1, wastewater, but with an initial pH of 3.9 units. In contrast to example 1, the water treatment time is reduced to 0.027 hours (1.6 minutes). Electricity consumption increased to 0.496 kW • h / m 3 , the pH of the water mixture decreased to 5.4 units. When the water was completely purified from chromium (VI), the concentrations of chromium (III), nickel, zinc, copper, and iron in the purified water, respectively, were 0.014; 0.09; 0.004; 0.06; 1.5 g / m 3 ; the oxidizability of purified water was 2.5 g O 2 / m 3 , which corresponds to a cleaning effect of 85.5%
Example 11. The same was purified as in example 1, wastewater, but with an initial pH of 3.9 units. In contrast to Example 1, the water treatment time is reduced to 0.024 hours (1.4 minutes). Electricity consumption increased to 0.541 kW • h / m 3 , the pH of the water mixture decreased to 5.3 units. complete purification of water from chromium (VI) has not been achieved.
Пример 12. Очищалась та же, что и в примере 1, сточная вода, но с исходным рН 2,9 ед. В отличие от примера 1 время обработки воды уменьшено до 0,018 ч. (1,1 мин.). Расход электроэнергии возрос до 0,75 кВт•ч/м3, рН смеси вод уменьшился до 4,6 ед. При полной очистке воды от хрома (VI) концентрации хрома (III), никеля, цинка, меди, железа общего в очищенной воде соответственно составляли 0,015; 0,11; 0,005; 0,08; 1,6 г/м3; окисляемость очищенной воды была 2,2 г О2/м3, что соответствует эффекту очистки на 87,3%
Пример 13. Очищалась та же, что и в примере 1, сточная вода, но с исходным рН 2,9 ед. В отличие от примера 1, время обработки воды уменьшено до 0,016 ч. (0,96 мин.). Расход электроэнергии возрос до 0,85 кВт•ч/м3, рН смеси вод снизилось до 4,5 ед. полной очистки воды от хрома (VI) не достигнуто.Example 12. Purified the same as in example 1, wastewater, but with an initial pH of 2.9 units. In contrast to example 1, the water treatment time is reduced to 0.018 hours (1.1 minutes). Electricity consumption increased to 0.75 kW • h / m 3 , the pH of the water mixture decreased to 4.6 units. When the water was completely purified from chromium (VI), the concentrations of chromium (III), nickel, zinc, copper, and iron in the purified water, respectively, were 0.015; 0.11; 0.005; 0.08; 1.6 g / m 3 ; the oxidizability of purified water was 2.2 g O 2 / m 3 , which corresponds to a purification effect of 87.3%
Example 13. Washed the same as in example 1, wastewater, but with an initial pH of 2.9 units. In contrast to example 1, the water treatment time is reduced to 0.016 hours (0.96 minutes). Electricity consumption increased to 0.85 kW • h / m 3 , the pH of the water mixture decreased to 4.5 units. complete purification of water from chromium (VI) has not been achieved.
Пример 14. Очищалась та же, что и в примере 1, сточная вода, но с исходным рН 9,2 ед. В отличие от примера 1, очищаемая вода обрабатывалась только в одном устройстве, т.е. вода проходила только один слой аноднонерастворимых частиц и один слой частиц железа. Относительное время пребывания воды в анодной камере составляло 0,055 ч. (3,3 мин.), электричество расходовалось в количестве 120 А•ч/м3, затраты электроэнергии составляли 1,38 кВт•ч/м3, относительная скорость протока воды через анодную камеру была 0,0076 м/с, потеря напора в пористой массе частиц составляла 0,8 кПа/п.м. При таких условиях полной очистки воды от хрома (VI) не достигнуто.Example 14. Purified the same as in example 1, wastewater, but with an initial pH of 9.2 units. Unlike example 1, the purified water was treated in only one device, i.e. water passed only one layer of anodically insoluble particles and one layer of iron particles. The relative residence time of water in the anode chamber was 0.055 hours (3.3 minutes), electricity was consumed in the amount of 120 A • h / m 3 , the energy consumption was 1.38 kW • h / m 3 , the relative speed of water flow through the anode the chamber was 0.0076 m / s, the pressure loss in the porous mass of particles was 0.8 kPa / p.m. Under such conditions, complete purification of water from chromium (VI) has not been achieved.
Пример 15. Очищалась та же, что и в примере 1, сточная вода, но с исходным рН 9,2 ед. В отличие от примера 1, очищаемая вода обрабатывалась только в одном устройстве. Относительное время пребывания воды в анодной камере составляло 0,055 ч. (3,3 мин.), электричество расходовалось в количестве 125 А•ч/м3, затраты электроэнергии составили 1,5 кВт•ч/м3, относительная скорость протока воды через анодную камеру была 0,0076 м/с, потеря напора в пористой массе частиц составляла 0,8 кПа/п.м. При полной очистке воды от хрома (VI) концентрации хрома (III), никеля, цинка, меди, железа общего в очищенной воде соответственно составляли 0,013; 0,08; 0,004; 0,06; 1,5 г/м3; окисляемость очищенной воды была 2,2 г О2/м3, что соответствует эффекту очистки на 87,3%
Пример 16. Очищалась та же, что и в примере 1, сточная вода, но с исходным рН 2,9 ед. В отличие от примера 1, электроэнергия и сопутствующая вода в устройства не подавались, во всасывающий патрубок насоса водоструйным эжектором, работающем на очищаемой воде, вводился кислород воздуха в количестве 0,3-0,5% от расхода очищаемой воды. Время пребывания воды в пористой массе частиц железа составляло 0,051 ч (3,1 мин.), перепад давления - 7,07 кПа/п.м. При полной очистке воды от хрома (VI) концентрации хрома (III), никеля, цинка, меди, железа общего в очищаемой воде соответственно составляли 0,018; 0,12; 0,005; 0,1; 1,4 г/м3, окисляемость очищенной воды была 8,1 г О2/м3, что соответствует эффекту очистки на 53,2%
Пример 17. Очищалась та же, что и в примере 1, сточная вода, но с исходным рН 2,9 ед. В отличие от примера 1, электроэнергия и сопутствующая вода в устройства не подавались, во всасывающий патрубок насоса вводился кислород воздуха в количестве 0,3 0,5% от расхода очищаемой воды. Время пребывания воды в пористой массе частиц железа было 0,049 (2,9 мин.), перепад давления составлял 7,07 кПа/п.м. Полной очистки воды от хрома (VI) не достигнуто.Example 15. The same was purified as in example 1, wastewater, but with an initial pH of 9.2 units. Unlike example 1, the purified water was treated in only one device. The relative residence time of water in the anode chamber was 0.055 hours (3.3 minutes), electricity was consumed in the amount of 125 A • h / m 3 , electricity consumption was 1.5 kW • h / m 3 , the relative speed of water flow through the anode the chamber was 0.0076 m / s, the pressure loss in the porous mass of particles was 0.8 kPa / p.m. When the water was completely purified from chromium (VI), the concentrations of chromium (III), nickel, zinc, copper, and iron in the purified water, respectively, were 0.013; 0.08; 0.004; 0.06; 1.5 g / m 3 ; the oxidizability of purified water was 2.2 g O 2 / m 3 , which corresponds to a purification effect of 87.3%
Example 16. Purified the same as in example 1, wastewater, but with an initial pH of 2.9 units. In contrast to example 1, electricity and associated water were not supplied to the devices, air oxygen in the amount of 0.3-0.5% of the flow rate of the purified water was introduced into the pump suction pipe by a water-jet ejector operating on the water being purified. The residence time of water in the porous mass of iron particles was 0.051 hours (3.1 minutes), and the pressure drop was 7.07 kPa / lm. When the water was completely purified from chromium (VI), the concentrations of chromium (III), nickel, zinc, copper, and iron in the water being purified were respectively 0.018; 0.12; 0.005; 0.1; 1.4 g / m 3 , the oxidizability of purified water was 8.1 g O 2 / m 3 , which corresponds to a cleaning effect of 53.2%
Example 17. The same was purified as in example 1, wastewater, but with an initial pH of 2.9 units. In contrast to example 1, electricity and associated water were not supplied to the device, air oxygen was introduced into the suction pipe of the pump in an amount of 0.3-0.5% of the flow rate of the treated water. The residence time of water in the porous mass of iron particles was 0.049 (2.9 min.), The pressure drop was 7.07 kPa / lm. Complete purification of water from chromium (VI) has not been achieved.
Пример 18. Очищалась та же, что и в примере 1, сточная вода, но с исходным рН 3,9 ед. В отличие от примера 1, электроэнергия и вода в устройства не подавались, во всасывающий патрубок насоса вводился кислород воздуха в количестве 0,3-0,5% от расхода очищаемой воды. Время пребывания воды в пористой массе частиц железа было 0,098 ч (5,9 мин), перепад давления составлял 7,07 кПа/п. м. При полной очистке воды от хрома (VI) концентрации хрома (III), никеля, цинка, меди, железа общего в очищенной воде соответственно составляли 0,016; 0,09; 0,005; 0,08; 1,3; окисляемость воды была 8,5 г О2/м3, что соответствует эффекту очистки на 50,9%
Пример 19. Очищалась та же, что и в примере 1, сточная вода, но с исходным рН 3,9 ед. В отличие от примера 1, электроэнергия и сопутствующая вода в устройства не подавались, во всасывающий патрубок насоса вводился кислород воздуха в количестве 0,3-0,5% от расхода очищаемой воды. Время пребывания воды в пористой массе частиц железа было 0,095 ч (5,7 мин.), перепад давления составлял 7,07 кПа/п.м. Полной очистки воды от хрома (VI) не достигнуто.Example 18. Purified the same as in example 1, wastewater, but with an initial pH of 3.9 units. Unlike example 1, electricity and water were not supplied to the devices, air oxygen was introduced into the suction pipe of the pump in an amount of 0.3-0.5% of the flow rate of the treated water. The residence time of water in the porous mass of iron particles was 0.098 h (5.9 min), the pressure drop was 7.07 kPa / p. m. When water was completely purified from chromium (VI), the concentrations of chromium (III), nickel, zinc, copper, and iron in the purified water, respectively, were 0.016; 0.09; 0.005; 0.08; 1.3; the oxidizability of water was 8.5 g O 2 / m 3 , which corresponds to a cleaning effect of 50.9%
Example 19. Purified the same as in example 1, wastewater, but with an initial pH of 3.9 units. In contrast to example 1, electricity and associated water were not supplied to the device, air oxygen was introduced into the suction pipe of the pump in an amount of 0.3-0.5% of the flow rate of the treated water. The residence time of water in the porous mass of iron particles was 0.095 h (5.7 min.), The pressure drop was 7.07 kPa / lm. Complete purification of water from chromium (VI) has not been achieved.
Рассмотренные в примерах данные сведены в таблицы 1 и 2. The data considered in the examples are summarized in tables 1 and 2.
Из сопоставления данных примеров 1 и 2 видно, что при снижении относительной скорости протока очищаемой воды через пористую массу частиц железа с 0,19 до 0,18 м/с в массе частиц начинают образовываться отложения, что приводит к возрастанию перепада давления. Сопоставление перепада давления в чистой массе частиц при скорости 0,18 м/с с перепадом при скорости 0,19 м/с показывает, что при возрастании скорости увеличивается и перепад давления. From a comparison of the data of examples 1 and 2, it is seen that when the relative velocity of the purified water flow through the porous mass of iron particles decreases from 0.19 to 0.18 m / s, deposits begin to form in the mass of particles, which leads to an increase in the pressure drop. Comparison of the differential pressure in the net mass of particles at a speed of 0.18 m / s with the differential at a speed of 0.19 m / s shows that with an increase in speed, the differential pressure also increases.
Из сопоставления данных примеров 1 и 3 видно, что при уменьшении времени обработки очищаемой воды до 0,042 ч (2,5 мин.) полной очистки воды от хрома (VI) не достигается. From a comparison of the data of examples 1 and 3, it can be seen that with a reduction in the treatment time of the treated water to 0.042 hours (2.5 minutes), complete purification of water from chromium (VI) is not achieved.
Из сопоставления данных примеров 1 и 4 видно, что уменьшение объема аноднонерастворимой пористой массы до 11% от объема массы частиц железа в массе частиц железа начинают образовываться отложения, что приводит к возрастанию перепада давления, т.е. нарушению стабильности работы устройства. A comparison of the data of Examples 1 and 4 shows that a decrease in the volume of anodically insoluble porous mass to 11% of the volume of the mass of iron particles in the mass of iron particles begins to form deposits, which leads to an increase in pressure drop, i.e. violation of the stability of the device.
Из сопоставления данных примеров 1 и 5 видно, что увеличение объема аноднонерастворимой пористой массы до 19% от объема массы частиц железа не обеспечивает полноты очистки воды от хрома (VI), но при этом возрастает глубина очистки по окисляемости. A comparison of the data of examples 1 and 5 shows that an increase in the volume of anodically insoluble porous mass up to 19% of the volume of the mass of iron particles does not ensure the complete purification of water from chromium (VI), but the depth of purification by oxidation increases.
Из сопоставления данных примеров 1 и 6 видно, что уменьшение расхода сопутствующей воды до 9,5% от расхода очищаемой не обеспечивает полную очистку очищаемой воды от хрома (VI), а рН смеси обработанной очищаемой воды и отработанной сопутствующей снизился на 0,1 ед. A comparison of the data of examples 1 and 6 shows that a decrease in the flow rate of concomitant water to 9.5% of the flow rate of the water being purified does not ensure complete purification of the water to be purified from chromium (VI), and the pH of the mixture of treated water and waste associated water decreased by 0.1 units.
Из сопоставления данных примеров 1 и 7 видно, что увеличение расхода сопутствующей воды до 20% от расхода очищаемой не привело к существенному увеличению рН смеси вод. From a comparison of the data of examples 1 and 7, it can be seen that an increase in the flow rate of concomitant water up to 20% of the flow rate of the purified water did not lead to a significant increase in the pH of the water mixture.
Из сопоставления данных примеров 1 и 8 видно, что увеличение рН исходной очищаемой воды до 9,2 или на 1 ед. потребовало увеличения времени обработки очищаемой воды до полной ее очистки от хрома (VI) до 0,055 ч. или в 1,25 раза, расхода электричества до 98 А•ч/м3 или в 1,96 раза, затрат электроэнергии до 0,921 кВт•ч/м3 или в 3,07 раза. При этом рН смеси вод составило 7,6 ед. или возросло на 0,5 ед. несколько снизились концентрации хрома (III), никеля и железа общего в очищенной воде, окисляемость очищенной воды уменьшилась до 1,4 г О2/м3, что соответствует увеличению глубины очистки на 5,8%
Из сопоставления данных примеров 1 и 10 видно, что снижение рН исходной очищаемой воды до 3,9 или на 4,3 ед. уменьшает время обработки очищаемой воды до полной ее очистки от хрома (VI) до 0,027 ч. или в 1,63 раза и увеличивает затраты электроэнергии до 0,496 кВт•ч/м3 или в 1,65 раза. При этом рН смеси вод составило 5,4 ед. или снизилось на 1,7 ед. несколько увеличилась концентрация металлов в очищаемой воде, окисляемость очищенной воды уменьшилась до 2,5 г О2/м3, что соответствует увеличению глубины очистки на 0,6%
Из сопоставления данных примеров 1 и 12 видно, что снижение рН исходной очищаемой воды до 2,9 или на 5,3 ед. уменьшает время обработки очищаемой воды до полной ее очистки от хрома (VI) до 0,018 ч. или в 2,44 раза и увеличивает затраты электроэнергии до 0,75 кВт•ч/м3 или в 2,5 раза. При этом рН смеси вод составило 4,6 ед. или снизилось на 3,6 ед. увеличилась концентрация металлов в очищенной воде, окисляемость уменьшилась до 2,2 г О2/м3, что соответствует увеличению глубины очистки на 1,2%
Из сопоставления данных примеров 8 и 15 видно, что при пропускании очищаемой воды только по одному разу через пористые слои аноднонерастворимых частиц и частиц железа относительная скорость протока очищаемой воды через пористые массы частиц, при полной очитке воды от хрома (VI) и сохранении стабильности работы устройства, снижается до 0,0076 м/с или в 25,0 раз, увеличивается расход электричества до 125 А•ч/м3 или в 1,28 раза и затраты электроэнергии до 1,5 кВт•ч/м3 или в 1,63 раза. При этом увеличивается концентрация металлов в очищенной воде, окисляемость очищенной воды увеличивается до 2,2 г О2/м3, что соответствует уменьшению глубины очистки на 4,6%
Из сопоставления данных примеров 12 и 16 видно, что для полной очистки очищаемой воды от хрома (VI) и сохранения стабильности работы устройств статическая гальванокоагуляция при повышенной относительной скорости протока требует увеличения времени обработки воды до 0,051 ч. или в 2,83 раза. При этом рН обработанной воды в сравнении с рН смеси вод снижается до 4,2 или на 0,4 ед. незначительно изменяются концентрации металлов в очищенной воде, окисляемость очищенной воды уменьшается до 8,1 г О2/м3, что соответствует уменьшению глубины очистки на 34,1%
Из сопоставления данных примеров 10 и 18 видно, что для полной очистки очищаемой воды от хрома (VI) и хранении стабильности работы устройств статическая гальванокоагуляция требует увеличения времени обработки воды до 0,098 ч. или в 3,63 раза. При этом рН обработанной воды в сравнении с рН смеси вод снижается до 4,6 или на 0,8 ед. незначительно изменяются концентрации металлов в очищенной воде, окисляемость очищенной воды уменьшается до 8,5 г О2/м3, что соответствует снижению глубины очистки на 34,6%
Из сопоставления данных примера 18 с данными прототипа видно, что обработка воды статической гальванокоагуляцией при относительной скорости протока очищаемой воды через пористую массу частиц железа 0,19 м/с и более обеспечивает стабильную работу устройства и позволяет очищать воду с исходным рН до 3,9 ед.From a comparison of the data of examples 1 and 8 it is seen that the increase in pH of the source of purified water to 9.2 or 1 unit required an increase in the treatment time of the treated water until it is completely purified from chromium (VI) to 0.055 hours or 1.25 times, electricity consumption up to 98 A • h / m 3 or 1.96 times, electricity costs up to 0.921 kW • h / m 3 or 3.07 times. At the same time, the pH of the water mixture was 7.6 units. or increased by 0.5 units. the concentrations of chromium (III), nickel and total iron in the purified water slightly decreased, the oxidation of the purified water decreased to 1.4 g O 2 / m 3 , which corresponds to an increase in the purification depth by 5.8%
From a comparison of the data of examples 1 and 10 it is seen that the decrease in the pH of the source of purified water to 3.9 or 4.3 units reduces the processing time of the purified water until it is completely purified from chromium (VI) to 0.027 hours or 1.63 times and increases the cost of electricity to 0.496 kW • h / m 3 or 1.65 times. At the same time, the pH of the water mixture was 5.4 units. or decreased by 1.7 units. the concentration of metals in the purified water increased slightly, the oxidizability of the purified water decreased to 2.5 g O 2 / m 3 , which corresponds to an increase in the purification depth by 0.6%
A comparison of the data of examples 1 and 12 shows that the decrease in the pH of the source of purified water to 2.9 or 5.3 units. reduces the processing time of the purified water until it is completely purified from chromium (VI) to 0.018 hours or 2.44 times and increases the cost of electricity to 0.75 kW • h / m 3 or 2.5 times. At the same time, the pH of the water mixture was 4.6 units. or decreased by 3.6 units. the concentration of metals in purified water increased, oxidation decreased to 2.2 g O 2 / m 3 , which corresponds to an increase in the purification depth by 1.2%
A comparison of the data of examples 8 and 15 shows that when passing purified water only once through porous layers of anodically insoluble particles and iron particles, the relative flow velocity of the purified water through the porous masses of particles, with complete purification of water from chromium (VI) and maintaining the stability of the device , decreases to 0.0076 m / s or 25.0 times, increases the consumption of electricity to 125 A • h / m 3 or 1.28 times and the cost of electricity to 1.5 kW • h / m 3 or 1, 63 times. At the same time, the concentration of metals in purified water increases, the oxidizability of purified water increases to 2.2 g O 2 / m 3 , which corresponds to a decrease in the purification depth by 4.6%
A comparison of the data of examples 12 and 16 shows that in order to completely purify the purified water from chromium (VI) and maintain the stability of the devices, static galvanocoagulation at an increased relative flow rate requires an increase in the time of water treatment to 0.051 hours or 2.83 times. In this case, the pH of the treated water in comparison with the pH of the mixture of water is reduced to 4.2 or 0.4 units. the concentration of metals in the purified water changes slightly, the oxidizability of the purified water decreases to 8.1 g O 2 / m 3 , which corresponds to a decrease in the purification depth by 34.1%
From a comparison of the data of examples 10 and 18, it is seen that in order to completely purify the water to be purified from chromium (VI) and to maintain the stability of the operation of the devices, static galvanocoagulation requires an increase in the time of water treatment to 0.098 hours or 3.63 times. In this case, the pH of the treated water in comparison with the pH of the mixture of water is reduced to 4.6 or 0.8 units. the concentration of metals in the purified water changes slightly, the oxidizability of the purified water decreases to 8.5 g O 2 / m 3 , which corresponds to a decrease in the purification depth by 34.6%
A comparison of the data of example 18 with the data of the prototype shows that the treatment of water with static galvanic coagulation at a relative flow rate of purified water through a porous mass of iron particles of 0.19 m / s or more ensures stable operation of the device and allows you to purify water with an initial pH of up to 3.9 units .
Таким образом, предлагаемый способ и устройство при соблюдении рекомендованных параметров обработки очищаемой воды, а именно: расходе сопутствующей воды от 9,5 до 20% от расхода очищаемой воды, объеме пористой массы частиц из аноднонерастворимого электропроводящего материала от 11 до 19% от объема массы частиц железа, расходе электричества от 17 до 98 А•ч на 1 м3 очищаемой воды, при пропускании очищаемой воды через многослойную пористую массу частиц c относительной скоростью более 0,18 м/с, и от 17 до 125 А•ч на 1 м3 очищаемой воды, при пропускании очищаемой воды через двухслойную пористую массу частиц с относительной скоростью от 0,18 до 0,007 м/с, позволяет проводить очистку производственных сточных вод от ионов тяжелых металлов на 99,5 99,99% от хрома (VI) на 100% от органических веществ (по окисляемости) на 85 91,9% При рН исходной очищаемой воды 2,9 ед. время ее обработки составляет 0,018 ч, что в 5,6 раза превосходит производительность известного способа. Кроме того, способ и устройство позволяют очищать воды с рН до 9,2 ед. без предварительной их обработки.Thus, the proposed method and device, subject to the recommended processing parameters of the treated water, namely: the flow rate of the accompanying water from 9.5 to 20% of the flow rate of the purified water, the volume of the porous mass of particles from the anodically insoluble electrically conductive material from 11 to 19% of the volume of the particle mass iron consumption of electricity from 17 to 98 A • h per 1 m 3 of purified water, while passing the purified water through a multilayer porous mass of particles with a relative speed of more than 0.18 m / s, and from 17 to 125 A • h per 1 m 3 purified water while skipping eyes water flow through a two-layer porous mass of particles with a relative speed of 0.18 to 0.007 m / s, it allows purification of industrial wastewater from heavy metal ions by 99.5 99.99% of chromium (VI) by 100% from organic substances ( oxidizability) by 85 91.9% At a pH of the source of purified water 2.9 units. its processing time is 0.018 hours, which is 5.6 times higher than the productivity of the known method. In addition, the method and device can purify water with a pH of up to 9.2 units. without prior processing.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5003065 RU2071948C1 (en) | 1991-09-10 | 1991-09-10 | Sewage cleaning method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5003065 RU2071948C1 (en) | 1991-09-10 | 1991-09-10 | Sewage cleaning method and apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2071948C1 true RU2071948C1 (en) | 1997-01-20 |
Family
ID=21585638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5003065 RU2071948C1 (en) | 1991-09-10 | 1991-09-10 | Sewage cleaning method and apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2071948C1 (en) |
-
1991
- 1991-09-10 RU SU5003065 patent/RU2071948C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР N 565889, кл. С О2 С 5/12,1977. Авторское свидетельство СССР N 1611886, кл. С О2 F 1/463, 1990. Авторское свидетельство СССР N 1416447, кл. С О2 F 1/46, 1988. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101460408B (en) | Process for sewage water purification | |
| US7410573B2 (en) | Waste water purification apparatus and waste water purification method including the regeneration of used coagulant | |
| CN104797535A (en) | Process and device for electrochemical treatment of industrial wastewater and drinking water | |
| CN103112974B (en) | Treatment method of arsenic wastewater | |
| CN101817575A (en) | Electric flocculation method and device for recovering and processing desulfurized wastewater | |
| US6916427B2 (en) | Electrochemical method for treating wastewater | |
| JP7152635B1 (en) | Treatment system and process for waste acid-containing wastewater in copper smelting | |
| CN106517605A (en) | Zero-discharge process and equipment for desulfurization wastewater | |
| US5308501A (en) | Treatment system for alkaline or acidic solution containing heavy metals | |
| US5613239A (en) | Method and apparatus for decomposing organic solutions composed of chelating solutions and/or organic acids containing radioactive metal ions and collection method and apparatus using the same | |
| US4525254A (en) | Process and apparatus for purifying effluents and liquors | |
| RU2071948C1 (en) | Sewage cleaning method and apparatus | |
| RU2057080C1 (en) | Method for treatment of sewage and device for its embodiment | |
| US4504370A (en) | Method and apparatus for electrochemical machining | |
| CN107640859A (en) | The comprehensive treatment equipment and technique of high concentration COD waste browning liquid | |
| CN115367930A (en) | Desulfurization wastewater treatment system and method | |
| US20220106212A1 (en) | System for industrial and hydrocarbon wastewater treatment | |
| RU2031855C1 (en) | Method and device for purification of industrial drainage water | |
| RU2096337C1 (en) | Installation for electrochemically cleaning water and/or aqueous solutions | |
| JP2003039081A (en) | Phosphorus recovery apparatus | |
| KR100325981B1 (en) | Method for regenerating a waste solution of iron chloride-based etching solution | |
| US4655895A (en) | Apparatus for purifying effluents and liquids | |
| Busarev et al. | Chromium-containing wastewater treatment by means of using galvanocoagulators | |
| JP2007330919A (en) | Sewage treatment facility | |
| CN206298470U (en) | Zero discharge equipment of desulfurization waste water |