RU2094384C1 - Electrochemical method of purification of protein-carrying liquid media and gear for its implementation - Google Patents
Electrochemical method of purification of protein-carrying liquid media and gear for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2094384C1 RU2094384C1 RU95119357A RU95119357A RU2094384C1 RU 2094384 C1 RU2094384 C1 RU 2094384C1 RU 95119357 A RU95119357 A RU 95119357A RU 95119357 A RU95119357 A RU 95119357A RU 2094384 C1 RU2094384 C1 RU 2094384C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- protein
- electrolyzer
- proteins
- water
- vessel
- Prior art date
Links
Landscapes
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электрохимической очистки промышленных и городских стоков, а также поверхностных вод, загрязненных белком, в частности стоков молокозаводов, предприятий по переработке мяса, кожзаводов, а также поверхностных вод, содержащих водоросли, осадков и пены образующихся в процессе переработки. The invention relates to the field of electrochemical treatment of industrial and urban effluents, as well as surface waters contaminated with protein, in particular effluents of dairies, meat processing plants, leather plants, as well as surface waters containing algae, sediments and foam generated during processing.
Известны способы электрохимической очистки сточных вод от белка, заключающиеся в газонасыщении обрабатываемых сред за счет разложения молекул воды под воздействием электролиза с одновременным насыщением среды гидроксидами металлов, образующихся при растворении анодов электролизеров, электрокоагуляции загрязнений в т.ч. белков, флотации и удаления пены (Дерягин Б.В. и др. Микрофлотация. М. Химия, 1986, с. 84). Known methods for the electrochemical treatment of wastewater from protein, which include gas saturation of the treated media due to the decomposition of water molecules under the influence of electrolysis while saturating the medium with metal hydroxides formed during dissolution of the electrodes of electrolysis cells, electrocoagulation of contaminants including proteins, flotation and foam removal (Deryagin B.V. et al. Microflotation. M. Chemistry, 1986, p. 84).
Весь процесс осуществляется в однокамерной установке, включающей камеру (емкость), с расположенным в ее нижней части электродами, а также систему удаления пены в виде скребков (см. там же). The whole process is carried out in a single-chamber installation, including a camera (capacity), with electrodes located in its lower part, as well as a foam removal system in the form of scrapers (see ibid.).
Поскольку весь цикл очистки происходит в общей емкости, то газонасыщение и насыщение среды ионами металла в процессе электролиза, электрокоагуляция загрязнений идут одновременно в ламинарном режиме, то невозможно осуществлять регулирование отдельных параметров, процесс длителен и требуются большие объемы для размещения электродов, сложен ремонт, происходит активная пассивация электродов и обрастание их жирами и белками, что требует применения специальных мер по очистке электродов и обязательного применения жироловок. Кроме того, недостаточно высоко качество очистки (-90%), невозможно удаление солей, сульфатов, хлоридов и др. неполностью удаляются белки. Since the entire cleaning cycle takes place in a common capacity, gas saturation and saturation of the medium with metal ions during electrolysis, electrocoagulation of contaminants occur simultaneously in a laminar mode, it is impossible to regulate individual parameters, the process is long and large volumes are required to place the electrodes, repair is complicated, and active passivation of the electrodes and fouling with fats and proteins, which requires the use of special measures for cleaning the electrodes and the mandatory use of grease traps. In addition, the quality of cleaning is not high enough (-90%), it is impossible to remove salts, sulfates, chlorides, etc. proteins are not completely removed.
Известен выбранный в качестве прототипа способ электрохимической очистки белковосодержащих жидких сред путем электрокоагуляции, коагуляции с денатурацией белков, флотации и удаления пены, осуществляемый в установке электрокоагуляции органических примесей сточных вод (авт. св. СССР N 789407, кл. C 02 F 1/46, B 01 D 17/06, заявл. 20.11.78, опубл. 23.12.80). A known method of electrochemical purification of protein-containing liquid media by electrocoagulation, coagulation with protein denaturation, flotation and foam removal, carried out in an electrocoagulation unit of organic wastewater impurities (ed. St. USSR N 789407, class C 02 F 1/46, B 01 D 17/06, decl. 20.11.78, publ. 23.12.80).
В указанном способе предусматривается возврат непрореагированных функций на начальный этеп обработки. The specified method provides for the return of unreacted functions to the initial processing stage.
Устройство прототип содержит электрокоагулятор, электролизер денатурации белков, флотатор, флотоотстойник и систему удаления пены, причем электрокоагулятор снабжен устройством свободного перелива и успокоительной решеткой (авт. св. СССР N 789407, кл. C 02 F 1/46, B 01 D 17/06, заявл. 20.11.78, опубл. 23.12.80). The prototype device contains an electrocoagulator, an electrolyzer for protein denaturation, a flotator, a sump and a foam removal system, the electrocoagulator equipped with a free overflow device and a soothing grate (ed. St. USSR N 789407, class C 02 F 1/46, B 01 D 17/06 , declared. 20.11.78, publ. 23.12.80).
Прототипам (способу и устройству) присущи следующие недостатки:
невозможность обеспечения оптимальных режимов протекания каждого отдельного химического процесса (газонасыщения, насыщения ионами металла анода, электрокоагуляции), в т.ч. время, скорость, плотность тока и pH среды и др.Prototypes (method and device) have the following disadvantages:
the impossibility of ensuring optimal flow conditions for each individual chemical process (gas saturation, saturation of the anode with metal ions, electrocoagulation), including time, speed, current density and pH of the medium, etc.
необходимо использование электродов, большой расход электродов, электроэнергии;
активная пассивация электродов и обрастание их жирами и белками, что предопределяет необходимость дополнительных мер по очистке электродов и требует использования жироловок;
недостаточное качество очистки воды невозможность удаления солей, сульфатов, хлоридов и др. неполное удаление белков;
низкая ремонтопригодность.it is necessary to use electrodes, a large consumption of electrodes, electricity;
active passivation of the electrodes and their fouling with fats and proteins, which determines the need for additional measures for cleaning the electrodes and requires the use of grease traps;
insufficient quality of water purification; impossibility to remove salts, sulfates, chlorides, etc. incomplete removal of proteins;
low maintainability.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно, повышение качества очистки, повышение ремонтопригодности, снижение энерго- и ресурсо-затрат. The objective of the invention is to remedy these disadvantages, namely, improving the quality of cleaning, improving maintainability, reducing energy and resource costs.
Указанная задача решается за счет того, что в способе электрохимической очистки белковосодержащих жидких сред, включающем электрокоагуляцию, коагуляцию с денатурацией белков, флотацию и удаление пены, согласно изобретению, перед электрокоагуляцией воды газонасыщают путем электролиза, а после электрокоагуляции повторно проводят электролизер до pH среды равной изоэлектрической точке белков при одновременной коагуляции с денатурацией белков и подвергают хлопьеобразованию, при этом электролиз, электрокоагуляцию и коагуляцию проводят в турбулентном режиме. This problem is solved due to the fact that in the method of electrochemical purification of protein-containing liquid media, including electrocoagulation, coagulation with protein denaturation, flotation and foam removal, according to the invention, before electrocoagulation of water, gas is saturated by electrolysis, and after electrocoagulation, the electrolyzer is repeated to a pH of equal to the isoelectric point of proteins with simultaneous coagulation with denaturation of proteins and subjected to flocculation, while electrolysis, electrocoagulation and coagulation are carried out in turbulent mode.
Предварительно может быть произведен подогрев очищаемой среды до 60-65oC.Pre-can be made heating the cleaned medium to 60-65 o C.
Хлопьеобразование может осуществляться при охлаждении очищаемой среды до 60-65oC.Flocculation can be carried out by cooling the cleaned medium to 60-65 o C.
Перед подогревом среды может производиться обработка очищаемой среды серной кислотой при соотношении 0,008 моль серной кислоты на 1 моль белка. Before heating the medium, the medium to be treated can be treated with sulfuric acid at a ratio of 0.008 mol of sulfuric acid per 1 mol of protein.
Указанная задача решается также за счет того, что устройство для электрохимической очистки белковосодежащих сред, содержащее электрокоагулятор, электролизер денатурации белков, флотатор и систему удаления пены, согласно изобретению, дополнительно содержит электролизер газонасыщения, размещенный перед электрокоагулятором, и камеру хлопьеобразования, размещенную после электролизера денатурации белков, при этом электролизер газонасыщения, электрокоагулятор, электролизер денатурации белков, камера хлопьеобразования, флотатор выполнены в виде отдельных заменяемых блоков, установленных вертикально последовательно. This problem is also solved due to the fact that the device for the electrochemical purification of protein-containing media, containing an electrocoagulator, an electrolysis cell for protein denaturation, a flotator and a foam removal system, according to the invention, further comprises a gas saturation electrolyzer placed in front of the electrocoagulator and a flocculation chamber placed after the protein denaturation electrolyzer wherein the gas saturation electrolyzer, electrocoagulator, protein denaturation electrolyzer, flocculation chamber, flotator They are in the form of separate replaceable blocks mounted vertically in series.
Электролизер газонасыщения, электрокоагулятор и электролизер денатурации белков выполнены в виде отрезков трубы с установленными внутри электродами. The gas saturation electrolyzer, electrocoagulator and protein denaturation electrolyzer are made in the form of pipe sections with electrodes installed inside.
Камера хлопьеобразования может выть выполнена в виде конического раструба, выходящего расширенной частью во флотатор и снабженного системой охлаждения. The flocculation chamber can be made in the form of a conical bell that extends with the expanded part into the flotator and equipped with a cooling system.
Система удаления пены может быть выполнена в виде вакуумного насоса. The foam removal system may be in the form of a vacuum pump.
На чертеже представлена схема устройства для электрохимической очистки белковосодержащих жидких сред. The drawing shows a diagram of a device for electrochemical purification of protein-containing liquid media.
Устройство содержит электролизер 1 газонасыщения (разложения воды), представляющий собой отрезок трубы с установленными внутри графитовыми электродами. Труба имеет квадратное сечение; электрокоагулятор 2, электрогенератор которого выполнен в виде отрезка трубы квадратного сечения с графитовым катодом и анодом либо из сплава алюминия, либо составного из сплавов алюминия и сплавов железа; электролизер 3 денатурации белков в виде отрезка трубы квадратного сечения с графитовым катодом и анодом из титанового сплава; Камера 4 хлопьеобразования, выполненная в виде конического раструба, установленного открытой расширенной частью вверх; змеевик 5 системы охлаждения очищаемой среды, расположенный внутри камеры 4 хлопьеобразования; флотатор 6, представляющий собой герметично закрытую емкость, соединенную с раструбом камеры 4 хлопьеобразования. The device contains a gas saturation electrolyzer 1 (water decomposition), which is a pipe segment with graphite electrodes installed inside. The pipe has a square section; an electric coagulator 2, the electric generator of which is made in the form of a section of a square tube with a graphite cathode and anode, either from an aluminum alloy or a composite of aluminum alloys and iron alloys; an electrolytic cell 3 for denaturing proteins in the form of a section of a square tube with a graphite cathode and an anode made of a titanium alloy; The flocculation chamber 4, made in the form of a conical bell mounted with the open expanded part up; the coil 5 of the cooling system of the cleaned medium located inside the flocculation chamber 4; a flotator 6, which is a hermetically sealed container connected to the bell of the flocculation chamber 4.
При небольших объемах очищаемой среды флотатор 6 может быть совмещен с камерой 4 хлопьеобразования, при этом весь раструб или его основная часть установлен внутри емкости флотатора 6, как показано на чертеже. With small volumes of the medium to be cleaned, the flotator 6 can be combined with the flocculation chamber 4, while the entire bell or its main part is installed inside the flotation tank 6, as shown in the drawing.
Вакуумный отсос 7 системы удаления пены выполнен в виде горизонтально расположенной перфорированной в нижней части трубы, связанной с пеносборником и вакуумным насосом (на чертежах не показаны). The vacuum suction 7 of the foam removal system is made in the form of a horizontally perforated pipe at the bottom of the pipe connected with a foam collector and a vacuum pump (not shown in the drawings).
Секции 1, 2, 3, 4, и 6 установлены вертикально последовательно друг за другом. Sections 1, 2, 3, 4, and 6 are mounted vertically sequentially one after another.
Секции 1, 2 и 3 выполнены подобными в виде отрезков трубы квадратного сечения и связаны друг с другом посредством фланцевых соединений. Sections 1, 2 and 3 are made similar in the form of pipe sections of square cross section and are connected to each other via flange connections.
Способ электрохимической очистки белковосодержащих сточных вод, хозбытовые стоки, вода из водохранилищ, содержащая водоросли, промывная вода фильтров, иловая смесь аэротенков после биологической очистки и др. под давлением, что обеспечивает турбулентность движения, подается в электролизер 1 газонасыщения. При этом жидкие среды с большим содержанием белка, например, стоки молокозаводов и мясокомбинатов, предварительно подогревают до температуры 60-65oC, что ускоряет процесс очистки.The method of electrochemical purification of protein-containing wastewater, domestic wastewater, water from reservoirs containing algae, filter wash water, sludge mixture of aeration tanks after biological treatment and others under pressure, which ensures turbulence of movement, is supplied to gas saturation electrolyzer 1. Moreover, liquid media with a high protein content, for example, the drains of dairies and meat plants, are preheated to a temperature of 60-65 o C, which speeds up the cleaning process.
Сточные воды боен мясокомбинатов и осадков городских очистных сооружений, содержащие кровь, предварительно до подогрева обрабатывают серной кислотой при соотношении не менее 0,008 моль кислоты на 1 моль белка для обеспечения полной коагуляции белков. Wastewater from slaughterhouses of meat processing plants and sludge from urban treatment plants containing blood is pretreated with sulfuric acid at a ratio of at least 0.008 mol of acid per 1 mol of protein to ensure complete protein coagulation.
В электролизере 1 под воздействием напряжения, подаваемого на графитовые электроды, происходит электролиз-разложение молекул воды с выделением большого количества газовых пузырьков, то есть обеспечивается газонасыщение турбулентно движущейся очищаемой среды. Создание необходимой величины pH среды, оптимальной для процесса растворения анода на последующей операции в электрокоагуляторе 2, обеспечивается регулировкой величин напряжения и плотности тока. In the electrolyzer 1, under the influence of the voltage supplied to the graphite electrodes, electrolysis of water molecules occurs with the release of a large number of gas bubbles, that is, gas saturation of the turbulent moving cleaned medium is ensured. The creation of the necessary pH value of the medium, optimal for the dissolution of the anode in the subsequent operation in the electrocoagulator 2, is provided by adjusting the voltage and current density.
В электрокоагуляторе 2 происходит растворение металла анода и насыщение двухфазной системы ионами металла анода алюминия или алюминия и железа. При очистке жидких сред, содержащих соли железа используют анод из сплавов алюминия, в других случаях используют составные аноды. In the electrocoagulator 2, the anode metal is dissolved and the two-phase system is saturated with metal ions of the anode of aluminum or aluminum and iron. When cleaning liquid media containing iron salts, an anode of aluminum alloys is used; in other cases, composite anodes are used.
Ионы растворенного металла анода концентрируются по границам раздела фаз, т.е. на поверхностях пузырьков газа. The ions of the dissolved metal of the anode are concentrated at the phase boundaries, i.e. on the surfaces of gas bubbles.
Подготовленная таким образом очищаемая жидкая среда поступает на следующую операцию в электролизер денатурации белков. The purified liquid medium thus prepared is fed to the next step in a protein denaturation cell.
При электролизере поступающей в турбулентном режиме жидкой стеры, насыщенной газовыми пузырьками, по границам которых сконцентрированы ионы металла анода, полученные на предыдущей операции, при значительной плотности тока (на порядок выше, чем в прототипе), повышенной температуре (температура повышается обычным путем на каждой стадии электролизера, кроме того, как указывалось выше возможен специальный предварительный подогрев) происходит разрушение ККФК (казеинат кальциевофосфатного комплекса), в виде которых в сточных водах присутствуют белки. При этом освобождаются фосфатные ионы и ионы кальция. Эти освободившиеся ионы взаимодействуют с ионами металла (металлов) анода, образуя нерастворимые соединения фосфатов металла. Вторичные и третичные цепи разрушения ККФК сорбируют присутствующие в очищаемой среде хлориды, сульфиды, а также соли других металлов, кроме солей фосфорной кислоты. When the electrolyzer is supplied in a turbulent mode of liquid ster, saturated with gas bubbles, the boundaries of which are concentrated anode metal ions obtained in the previous operation, at a significant current density (an order of magnitude higher than in the prototype), elevated temperature (the temperature rises in the usual way at each stage electrolyzer, in addition, as mentioned above, special preheating is possible) there is a destruction of CCFC (caseinate of the calcium phosphate complex), in the form of which there is squirrels. In this case, phosphate ions and calcium ions are released. These released ions interact with the metal ions of the anode to form insoluble metal phosphate compounds. Secondary and tertiary chains of destruction of CCFC adsorb chlorides, sulfides, and also salts of metals other than salts of phosphoric acid present in the medium being cleaned.
Воздействием на молекулы белков (ККФК) наиболее интенсивно происходит в "пристенной" зоне, т.е. в относительно тонком слое, примыкающем к поверхности электродов. За счет турбулентности потока происходит постоянная замена в "пристенном" слое разрушенных комплексов на новые, неразрушенные. Exposure to protein molecules (FCC) most intensively occurs in the “near-wall” zone, i.e. in a relatively thin layer adjacent to the surface of the electrodes. Due to the turbulence of the flow, there is a constant replacement in the “near-wall” layer of the destroyed complexes with new, non-destroyed.
При pH среды, близкой к изоэлектрической точке белков, концентрация свободных ионов близка к 0, то есть скорость процесса разделения максимальная. When the pH of the medium is close to the isoelectric point of the proteins, the concentration of free ions is close to 0, that is, the speed of the separation process is maximum.
Все перешедшие в нерастворимое состояние соединения, а также развернутые до вторичных и третичных цепей молекулы белков с присоединенными к ним отсорбированными отходами поднимаются в камеру 4-хлопьеобразования. Здесь в результате понижения температуры (естественного или принудительного под воздействием охлаждающего змеевика 5) ионы алюминия переходят в гидрооксиды алюминия, которые коагулируют нерастворимые соединения фосфатов и белков (вторичные белки). Белковые соединения с отсорбированными загрязнениями при пониженной температуре также обладают возможностью образовывать агрегаты. Переход характера движения из турбулентного в ламинарный, то есть постепенное "ускорение" потока благоприятствует процессу образования хлопьев. All compounds that have gone into an insoluble state, as well as protein molecules with sorbed waste attached to them, which are expanded to secondary and tertiary chains, are lifted into the 4-flocculation chamber. Here, as a result of lowering the temperature (natural or forced under the influence of the cooling coil 5), aluminum ions pass into aluminum hydroxides, which coagulate insoluble compounds of phosphates and proteins (secondary proteins). Protein compounds with absorbed contaminants at low temperatures also have the ability to form aggregates. The transition of the nature of motion from turbulent to laminar, that is, a gradual "acceleration" of the flow, favors the process of floc formation.
Всплывающая во флотаторе пена по перфорированной трубе под воздействием вакуумного отсоса 7 подается в пеносборник. Очищенная вода по стоку в нижней части флотатора 6 подается на технические цели или сбрасывается в водоем. The foam floating in the flotator through a perforated pipe under the influence of vacuum suction 7 is fed into the foam collector. The purified water through the drain in the lower part of the flotator 6 is supplied for technical purposes or discharged into the reservoir.
Предложенные способ и устройство позволяют:
сократить расход коагулянта;
повысить качество очистки;
обеспечить удаление солей;
сократить объемы строительно-монтажных работ за счет уменьшения объема установки.The proposed method and device allows:
reduce coagulant consumption;
improve the quality of cleaning;
ensure the removal of salts;
reduce the volume of construction and installation work by reducing the installation volume.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95119357A RU2094384C1 (en) | 1995-11-15 | 1995-11-15 | Electrochemical method of purification of protein-carrying liquid media and gear for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95119357A RU2094384C1 (en) | 1995-11-15 | 1995-11-15 | Electrochemical method of purification of protein-carrying liquid media and gear for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2094384C1 true RU2094384C1 (en) | 1997-10-27 |
| RU95119357A RU95119357A (en) | 1997-12-27 |
Family
ID=20173821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95119357A RU2094384C1 (en) | 1995-11-15 | 1995-11-15 | Electrochemical method of purification of protein-carrying liquid media and gear for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2094384C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100116687A1 (en) * | 2007-08-01 | 2010-05-13 | Wiemers Reginald A | Non-sacrificial electrodes and/or coils for immersed wastewater treatment apparatus and methods |
-
1995
- 1995-11-15 RU RU95119357A patent/RU2094384C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SU, авторское свидетельство 789407, кл. С 02 F 1/463, 1980. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100116687A1 (en) * | 2007-08-01 | 2010-05-13 | Wiemers Reginald A | Non-sacrificial electrodes and/or coils for immersed wastewater treatment apparatus and methods |
| US8741153B2 (en) * | 2007-08-01 | 2014-06-03 | Rockwater Resource, LLC | Non-sacrificial electrodes and/or coils for immersed wastewater treatment apparatus and methods |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5928493A (en) | Process and apparatus for electrocoagulative treatment of industrial waste water | |
| JP2009541036A (en) | Cooling towers requiring silica removal from water and methods and integrated systems for water treatment in various processes | |
| CN205313291U (en) | Refrigeration cycle water integrated processing system | |
| JP2980639B2 (en) | Lake water purification method and sewage purification boat | |
| KR19980027107A (en) | Electrolytic sewage purifier and method and washing machine with sewage purifier | |
| CN109970158B (en) | Electrochemistry sewage treatment system | |
| RU2094384C1 (en) | Electrochemical method of purification of protein-carrying liquid media and gear for its implementation | |
| CN205313294U (en) | But continuous operation's cooling circulating water treatment system | |
| RU2396217C2 (en) | Method of electrochemical purification of meat-processing plant sewage | |
| KR101913754B1 (en) | Apparatus of solid-liquid separation comprising settling tank and floatation separation tank and method using the same | |
| JP2011255265A (en) | Water treatment apparatus and water treatment method | |
| CN210855619U (en) | Contain salt organic waste water electrocatalytic oxidation coupling preprocessing device | |
| CN210481100U (en) | Novel split type electric flocculation water purification system | |
| RU2316481C2 (en) | Method for waste water cleaning of surfactants | |
| CN207596651U (en) | A kind of wastewater treatment equipment in the production for stainless steel | |
| RU2340562C2 (en) | Method of sewage water purification by means of electochemical methods | |
| JP4171440B2 (en) | Waste water treatment apparatus and waste water treatment method using the same | |
| RU161969U1 (en) | DEVICE FOR ELECTROFLOTOMEMBRANE CLEANING OF SEWAGE FROM ORGANIC POLLUTION | |
| SU1171428A1 (en) | Method of electrochemical purification of water | |
| CN211813988U (en) | Waste liquid treatment device | |
| SU864741A1 (en) | Apparatus for electrochemical purification of waste water | |
| CN210635828U (en) | Purifying and filtering treatment equipment for thallium in low-concentration heavy metal wastewater | |
| RU48970U1 (en) | DRINKING WATER TREATMENT PLANT | |
| CN209292143U (en) | A kind of circulating water cooling treatment Zero discharging system | |
| JP2003300074A (en) | Method for flocculating and concentrating suspended solid, apparatus for the same, and raw water cleaning system provided with this apparatus |