RU2175644C1 - Electric coagulator - Google Patents
Electric coagulator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2175644C1 RU2175644C1 RU2000108495A RU2000108495A RU2175644C1 RU 2175644 C1 RU2175644 C1 RU 2175644C1 RU 2000108495 A RU2000108495 A RU 2000108495A RU 2000108495 A RU2000108495 A RU 2000108495A RU 2175644 C1 RU2175644 C1 RU 2175644C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrodes
- electrode block
- electrode
- insulating
- flanges
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области оборудования для электрокоагуляционной очистки воды от солей жесткости и других примесей с использованием анодов, подвергающихся электрохимическому растворению. The invention relates to the field of equipment for electrocoagulation treatment of water from hardness salts and other impurities using anodes subjected to electrochemical dissolution.
Использование электрокоагуляторов позволяет исключить склады реагентов Al2/SO4/3•18H2O и FeCl3•6H2O, традиционно используемых для коагуляционной очистки воды, т.к. весовая доля активного компонента Al3+ и Fe3+ составляет ~ 16%, а балластная часть коагулянта при электролитическом получении Al3+ и Fe3+ отсутствует /В.А.Клячко, И.Э.Апельцин. Подготовка воды для промышленного и городского водоснабжения. М.: "ГСИ", 1962, с. 154/.Using electrocoagulators avoids warehouse reactants Al 2 / SO 4/3 • 18H 2 O and FeCl 3 • 6H 2 O, conventionally used for coagulation of water purification as the weight fraction of the active component of Al 3+ and Fe 3+ is ~ 16%, and the ballast part of the coagulant is absent during the electrolytic production of Al 3+ and Fe 3+ / V.A. Klyachko, I.E. Apeltsin. Water treatment for industrial and urban water supply. M .: GSI, 1962, p. 154 /.
Дозирование электрокоагулянта осуществляется регулированием напряжения в зависимости от расхода и состава воды и легко поддается автоматизации. Однако электрокоагуляция не получила широкого применения в промышленности из-за следующих недостатков:
-высокий расход электроэнергии до 12 кВт-ч/куб.м вследствие трудности отрыва ионов металла с поверхности электрода, пассивация электродов, больших межэлектродных зазоров, недостаточно развитой поверхности плоских электродов /В.Ю.Баклан и др. в журнале "Химия и технология воды", N 4, 1992, с.318/;
- жесткие санитарные нормы на содержание остаточного алюминия в питьевой воде Al ≤ 0,05 мг/л, что невозможно выдержать при существующей конструкции электрокоагулятора /И. М. Соломенцев, Л. А. Величанская, И.Г.Герасименко. Проблема остаточного алюминия в очищенной воде. N 6, 1991, с. 516 - "Химия и технология воды" - журнал/;
- окрашивание воды в оранжевый цвет при использовании железных электродов, что недопустимо по требованиям ГОСТа на питьевую воду. Предпринимались конструктивные попытки устранить некоторые из перечисленных недостатков. Так, для предотвращения образования осадка на электродах рекомендуют менять полярность тока /А.К.Запольский, А.А.Баран. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды. Л.: Химия, 1967, с.190/.Dosing of the electrocoagulant is carried out by regulating the voltage depending on the flow rate and composition of the water and can be easily automated. However, electrocoagulation is not widely used in industry due to the following disadvantages:
-high power consumption up to 12 kWh / cubic meter due to the difficulty of tearing metal ions from the electrode surface, passivation of electrodes, large interelectrode gaps, underdeveloped surface of flat electrodes / V.Yu. Baklan and others in the journal "Chemistry and Water Technology ",
- strict sanitary standards for the content of residual aluminum in drinking water Al ≤ 0.05 mg / l, which cannot be maintained with the existing design of the electrocoagulator / I. M. Solomentsev, L.A. Velichanskaya, I.G. Gerasimenko. The problem of residual aluminum in purified water.
- staining water in orange when using iron electrodes, which is unacceptable according to the requirements of GOST for drinking water. Constructive attempts have been made to eliminate some of these shortcomings. So, to prevent the formation of deposits on the electrodes, it is recommended to change the polarity of the current / A.K. Zapolsky, A.A. Baran. Coagulants and flocculants in water purification processes. L .: Chemistry, 1967, p. 190 /.
Однако эффективность переполюсовки падала с каждым новым повторением, накапливались остаточные явления и она становилась неэффективной. Требовались кислотная промывка, переборка электродного пакета и механическая чистка, что требовало остановки процесса или установки дублирующего коагулятора. However, the efficiency of the polarity reversal decreased with each new repetition, residual phenomena accumulated and it became ineffective. Acid flushing, overhaul of the electrode bag and mechanical cleaning were required, which required stopping the process or installing a backup coagulator.
Для уменьшения межэлектродных зазоров при одновременном исключении пробоев между электродами устанавливали изолирующие дистанционные шайбы /В.Ю. Баклан и др. Электрокоагуляционная очистка промывочных вод сложного состава. - "Химия и технология воды", N 4, 1992, с. 319/. Однако при больших размерах электродов зазор не удавалось снизить до величин, меньших 10-15 мм из-за коробления и неплоскостности листов. To reduce interelectrode gaps while eliminating breakdowns between the electrodes, insulating distance washers were installed / V.Yu. Cormorant and others. Electrocoagulation treatment of washing water of complex composition. - "Chemistry and water technology",
Развить поверхность плоских электродов, чтобы снизить рабочий ток и расход электроэнергии, можно, если выполнить электроды профилированными, например гофрированными. Это позволило увеличить жесткость листов, уменьшить зазоры, увеличить поверхность и, соответственно, снизить рабочий ток и повысить ресурс электродов до пассивации /А.с. N 597743 от 16.05.75, М.кл. C 25 N 11/02/. It is possible to develop the surface of flat electrodes in order to reduce the working current and energy consumption if the electrodes are shaped, for example corrugated. This made it possible to increase the rigidity of the sheets, reduce the gaps, increase the surface and, accordingly, reduce the working current and increase the electrode life before passivation / A.s. N 597743 from 05.16.75, M.C. C 25
В патенте РФ N 2116259, принятом за прототип, в электрокоагуляторе, включающем корпус с плоскопараллельными профилированными электродами, дистанционными прокладками из изолирующего материала, положительным и отрицательным фидерами, к которым подключены электроды и штуцера входа и выхода воды, дистанционные прокладки между анодными и катодными электродами выполнены сплошными параллельно всей поверхности электродов с зазорами относительно электродов и с открытыми проходами для воды со стороны нижнего и верхнего торцев. Металл растворяется на аноде и мигрирует к катоду, вызывая катодную поляризацию и пассивацию. Одновременно на катоде образуются ионы гидроксила ОН-, которые, мигрируя к аноду, разряжаются до кислорода, блокирующего растворяющую поверхность. Установка сплошных перемычек исключает межэлектродную миграцию ионов ОН- и ионов металла, а также миграцию побочных продуктов реакции, что резко снижает энергетические потери. Целевой продукт - ионы металла уносятся потоком воды и становятся коагулянтом. Ионы ОН- также уносятся потоком воды в открытые проходы торцев электродов. Причем ионы ОН- не разряжаются до кислорода, а участвуют в щелочном связывании солей жесткости в осадок. Исполнение электрода комбинированным из алюминия и железа позволяет решить ряд проблем:
- комплексный ион /Al3++Fe3+/ в сочетании с солями жесткости является двойным коллектором и способен связывать не только соли жесткости, но и соли тяжелых металлов, органику и др. /В.И.Максин. Карбонаты щелочных металлов. - "Химия и технология воды", N 5, 1991, с.431/;
- склепывание листов Al и Fe позволяет избежать сложностей комбинирования и чередования электродов, неизбежно возникающих при переполюсовке;
- уменьшается концентрация вредных в медицинском отношении ионов остаточного Al, т.к. часть их замещается железом, а другая часть нейтрализуется железом и другими примесями в комплексном соединении;
- исключается цветность раствора, неизбежно возникавшая при использовании одиночного Fe, т.к. снижается его концентрация и активное железо связывается в нейтральное соединение.In RF patent N 2116259, adopted as a prototype, in an electrocoagulator comprising a housing with plane-parallel profiled electrodes, remote gaskets of insulating material, positive and negative feeders, to which electrodes and water inlet and outlet connections are connected, remote gaskets between anode and cathode electrodes are made continuous parallel to the entire surface of the electrodes with gaps relative to the electrodes and with open passages for water from the lower and upper ends. The metal dissolves at the anode and migrates to the cathode, causing cathodic polarization and passivation. At the same time, OH - hydroxyl ions are formed at the cathode, which, migrating to the anode, are discharged to oxygen, which blocks the dissolving surface. The installation of solid jumpers eliminates the interelectrode migration of OH - ions and metal ions, as well as the migration of reaction by-products, which dramatically reduces energy losses. The target product - metal ions are carried away by the flow of water and become a coagulant. OH ions are also carried away by the flow of water into the open passages of the ends of the electrodes. Moreover ions OH - are not discharged until the oxygen, and are involved in the binding of alkaline hardness precipitate. The combination of aluminum and iron makes it possible to solve a number of problems:
- the complex ion / Al 3+ + Fe 3+ / in combination with hardness salts is a double collector and is able to bind not only hardness salts, but also salts of heavy metals, organics, etc. / V.I. Maxin. Carbonates of alkali metals. - "Chemistry and water technology",
- riveting sheets of Al and Fe avoids the difficulties of combining and alternating electrodes, which inevitably arise when the polarity reversal;
- the concentration of medically harmful residual Al ions decreases, as part of them is replaced by iron, and the other part is neutralized by iron and other impurities in the complex compound;
- eliminates the color of the solution, which inevitably occurred when using single Fe, because its concentration decreases and the active iron binds to a neutral compound.
Несмотря на крупный вклад патента N 2116259 в решение проблем электрокоагуляции, в конструкции имеется ряд недостатков:
- прямоугольная конфигурация корпуса аппарата, повторяющая плоскопараллельную компоновку электродных пластин, ограничивает габариты аппарата, т.к. его плоские днища и стенки плохо выдерживают внутреннее давление. Увеличение толщины стенок и установка ребер жесткости позволяет скомпановать аппарат объемом до одного куб.м и производительностью до 20 куб. м/час, хотя потребность в производительности в десятки раз превышает названную;
- установка изолирующих прокладок между электродами позволила резко сократить межэлектродную миграцию ионов. Но полностью миграция не была исключена, т.к. существовали монтажные зазоры между изолирующими прокладками, стенками и днищем аппарата, где ионы свободно мигрировали между анодными и катодными камерами со всеми негативными последствиями - пассивацией электродов и паразитными перетоками металла;
- вариант гофрированного электрода увеличивает поверхность электродов всего в пределах 20%;
- рабочая поверхность электродов занижена за счет размещения токоподводов внутри электродного объема;
- низкая единичная производительность единичных электродных блоков, что не удовлетворяет современным требованиям к установкам водоподготовки в масштабах города и региона.Despite the large contribution of patent No. 2116259 to the solution of electrocoagulation problems, there are a number of disadvantages in the design:
- the rectangular configuration of the apparatus body, repeating the plane-parallel arrangement of the electrode plates, limits the dimensions of the apparatus, because its flat bottoms and walls do not withstand internal pressure. The increase in wall thickness and the installation of stiffeners allows you to compile a device with a volume of up to one cubic meter and a capacity of up to 20 cubic meters. m / h, although the need for productivity is ten times greater than the named;
- the installation of insulating spacers between the electrodes made it possible to sharply reduce the interelectrode migration of ions. But migration was not completely ruled out. there were mounting gaps between the insulating gaskets, the walls and the bottom of the apparatus, where ions freely migrated between the anode and cathode chambers with all the negative consequences - passivation of the electrodes and stray metal flows;
- corrugated electrode option increases the surface of the electrodes only within 20%;
- the working surface of the electrodes is underestimated by placing current leads inside the electrode volume;
- low unit productivity of single electrode blocks, which does not meet modern requirements for water treatment plants on a city and regional scale.
Целью настоящего изобретения является создание конструкции электрокоагулятора, решающей названные проблемы. The aim of the present invention is to provide an electrocoagulator design that solves these problems.
На фиг. 1 представлен предлагаемый аппарат в продольном разрезе, на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1, на фиг. 3 - разрез Д-Д фиг. 1, на фиг. 4 - разрез Б-Б фиг. 2, на фиг. 5-6 - вид В и В' фиг. 4, на фиг. 7 - попытка создать крупномасштабный вариант электрокоагулятора /ЭК/. In FIG. 1 shows the proposed apparatus in longitudinal section, in FIG. 2 is a section AA of FIG. 1, in FIG. 3 is a section DD of FIG. 1, in FIG. 4 is a section BB of FIG. 2, in FIG. 5-6 are views B and B 'of FIG. 4, in FIG. 7 - an attempt to create a large-scale version of the electrocoagulator / EC /.
ЭК в виде электродного блока включает прямоугольный корпус 1 с нижним днищем 2, верхним фланцем 3, плоскопараллельные соединенные попарно однополярные алюминиевые 5 и железные 6 электроды, разделенные сплошными изолирующими прокладками 7 от каждой пары электродов обратной полярности 8 и 9, положительный 10 и отрицательный 11 токоподводы, штуцера ввода 12 и вывода 13 воды. Нижнее днище 2 выполнено перфорированным, а фланец размещен в нижнем разъеме 15 цилиндрического корпуса 16, имеющего нижнее сферическое днище 17 и верхнюю сферическую крышку 18, прикрепленную к верхнему разъему 19 цилиндрического корпуса 16. Стенка 1 и днище 2 электродного блока снабжены изолирующими прокладками 20,21,22 с пазами 23,24,25, в которых установлены изолирующие прокладки 7, образуя изолированные камеры 26 и 27. Перфорация 28 днища 22 выполнена до середины днища с чередованием целых и перфорированных участков днища камер, причем половина каждой камеры выполнена цельной, а половина - перфорированной. Соединение электродов каждой камеры однополярной пары 5,6 и 8,9 выполнено при помощи болта 29 с дистанционной пластиной 30 между электродами, причем второй конец пластины присоединен к токоподводу 10 или 11. Дистанционный зазор между электродами 5 и 6, 8 и 9 должен обеспечивать проход воды без застойных зон и составляет, например, 5 мм. Пластина 30 выполнена Г-образной формы с отверстием под болт 29 электродов и вырезом 31 под стержень токоподвода 10 или 11, причем вырез 31 охватывает стержень в виде полусферы, а токоподводы 10 и 11 с дистанционными втулками 32 расположены на изолирующих полосах 33 и 34 на противоположных фланцах электродного блока. Изолирующие прокладки 7 зафиксированы от перемещения полосой 4. Фланцы 3 электродных блоков 35,36,37 прикреплены к фланцам 38 цилиндрических штуцеров 39,40,41, размещенных рядом на цилиндрическом аппарате 42 с верхним 43 и нижним 44 сферическими днищами, а штуцера 45 сферических крышек электродных блоков соединены патрубком 46 выхода воды 47, причем электроды 5,6,8,9 и изолирующие прокладки 7 каждого электродного блока ориентированы вертикально. Токоподвод 10 имеет выход к внешним соединениям через провод 48, шпильку 49 и провод 50. Аналогично, токоподвод 11 имеет выход к внешним соединениям через провод 51, шпильку 52 и провод 53. Сжим дистанционных втулок 32 и пластин 30 осуществляется гайками 54. Защита токоподводов выполняется фланцем 55 и кожухом 56. Для облегчения отрыва электронов электроды снабжены перфорацией 57. Соединение электродов 5 и 6 в прототипе выполнено заклепками 58. Описанные аппараты снабжены штуцерами входа воды 12, 59, штуцерами выхода воды 12 и 47, а также воздушками 14, 60 и 61. Предусмотрены штуцера 62 и 63 для сброса осадка. An EC in the form of an electrode block includes a rectangular housing 1 with a lower bottom 2, an
Электрокоагулятор работает следующим образом. На токоподвод 10 и 11 подается напряжение. Через штуцер 12 в аппарат подают воду, подлежащую умягчению или очистке. Проходя через электродную зону воды насыщается комплексными ионами - /Al3++Fe3+/ c анода и подщелачивается гидроксилом ОН- транспортируемым потоком воды от катода.Electrocoagulator works as follows. A voltage is applied to the
При этом карбонат переходит в форму HCO
t1 = (2δ1+S1+2S2) = (2•5+3+2•2) = 17 мм.In this case, the carbonate passes into the form of HCO
t 1 = (2δ 1 + S 1 + 2S 2 ) = (2 • 5 + 3 + 2 • 2) = 17 mm.
В предлагаемой конструкции шаг t1 увеличился всего на δ2= 5 мм и составил:
t2 = (2δ1+S1+2S2)+δ2= 17+5 = 22 мм
Токоподводы в прототипе пронизывали электроды, сокращая их поверхность и вынуждая при замене электродов производить полную переборку фидеров и всего пакета электродов. В предлагаемом решении достаточно ослабить гайки 54 - фиг. 2 и просто вынуть парный однополярный электрод вместе с дистанционной пластиной 30, вырез которой охватывал полусферой стержень токоподвода 10. Это резко снижает трудоемкость и время замены электродов при их растворении. В десятки раз увеличена единичная производительность ЭК и повышена безопасность их работы. Как отмечалось, прямоугольный корпус с внутренним давлением лимитировал производительность аппарата и заставлял внимательно следить за превышением давления, от которого трещали швы и лопались плоские стенки. Теперь полости внутренних электродных блоков находятся под одинаковым давлением, а разность рабочего и атмосферного давлений воспринимают цилиндрический корпус 16 - фиг. 1 и сферические днища 17,16, великолепно работающие при любом давлении. Это позволило резко увеличить габариты встроенных электродных блоков и тем самым повысить их производительность. Однако подобное увеличение производительности ограничено массой электродов, которые периодически необходимо менять вручную. Компоновка электродных блоков в вертикальном цилиндрическом аппарате многократно увеличивает единичную мощность ЭК. Производственная площадь нового ЭК увеличится незначительно, т.к. вертикальные цилиндрические аппараты весьма компактны. Однако новый ЭК - не есть простое сложение однотипных модулей: необходимо соблюсти условие вертикальной ориентации электродов и изолирующих прокладок, иначе конструкция будет разрушена.In the proposed design, the step t 1 increased only δ 2 = 5 mm and amounted to:
t 2 = (2δ 1 + S 1 + 2S 2 ) + δ 2 = 17 + 5 = 22 mm
The current leads in the prototype penetrated the electrodes, reducing their surface and forcing when replacing the electrodes to complete a complete overhaul of the feeders and the entire package of electrodes. In the proposed solution, it is sufficient to loosen the nuts 54 - FIG. 2 and simply remove the paired unipolar electrode together with the
По предлагаемому изобретению разработана конструкторская документация промышленного ЭК для установок подготовки питьевой воды Q = 1500 куб.м/сутки в организациях Газпрома: станции подземного хранения газа г. Песчаный Умет и г. Мокроус Саратовской области. According to the invention, design documentation for industrial EC for drinking water treatment plants Q = 1500 cubic meters per day was developed at Gazprom organizations: underground gas storage stations in Peschany Umet and Mokrous in the Saratov Region.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000108495A RU2175644C1 (en) | 2000-04-04 | 2000-04-04 | Electric coagulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000108495A RU2175644C1 (en) | 2000-04-04 | 2000-04-04 | Electric coagulator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2175644C1 true RU2175644C1 (en) | 2001-11-10 |
Family
ID=20232871
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000108495A RU2175644C1 (en) | 2000-04-04 | 2000-04-04 | Electric coagulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2175644C1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2540303C1 (en) * | 2013-08-01 | 2015-02-10 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Electrochemical water treatment device |
RU2581715C2 (en) * | 2010-10-01 | 2016-04-20 | Этикон Эндо-Серджери, Инк. | Surgical instrument with branch element |
WO2016076857A1 (en) * | 2014-11-12 | 2016-05-19 | Global Water Holdings, Llc | Electrolytic cell with advanced oxidation process and electro catalytic paddle electrode |
US10710910B2 (en) | 2017-01-27 | 2020-07-14 | Uti Limited Partnership | Electrocoagulation using oscillating electrodes |
CN111847595A (en) * | 2019-04-30 | 2020-10-30 | 西藏神州瑞霖环保科技股份有限公司 | Nano electrochemical reaction device |
RU2765150C1 (en) * | 2020-09-10 | 2022-01-26 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Electrocoagulator |
-
2000
- 2000-04-04 RU RU2000108495A patent/RU2175644C1/en active
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2581715C2 (en) * | 2010-10-01 | 2016-04-20 | Этикон Эндо-Серджери, Инк. | Surgical instrument with branch element |
RU2540303C1 (en) * | 2013-08-01 | 2015-02-10 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Electrochemical water treatment device |
WO2016076857A1 (en) * | 2014-11-12 | 2016-05-19 | Global Water Holdings, Llc | Electrolytic cell with advanced oxidation process and electro catalytic paddle electrode |
US10710910B2 (en) | 2017-01-27 | 2020-07-14 | Uti Limited Partnership | Electrocoagulation using oscillating electrodes |
CN111847595A (en) * | 2019-04-30 | 2020-10-30 | 西藏神州瑞霖环保科技股份有限公司 | Nano electrochemical reaction device |
RU2765150C1 (en) * | 2020-09-10 | 2022-01-26 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Electrocoagulator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100395731B1 (en) | Method and apparatus for electrocoagulation of liquids | |
US4422919A (en) | Electrolytic cell | |
US7309408B2 (en) | Industrial wastewater treatment and metals recovery apparatus | |
US8444833B2 (en) | Device for electrochemical water preparation | |
CN104528889B (en) | A kind of multiple-unit integrated form electrolysis bath | |
US4193858A (en) | Stack pack electrolytic cell | |
RU2175644C1 (en) | Electric coagulator | |
US4372827A (en) | Novel horizontal diaphragmless electrolyzer | |
WO2016169330A1 (en) | Multipole saline electrolysis device | |
JP5828058B2 (en) | Method for producing hypochlorite and associated seawater electrolyzer with scale resistant equipment | |
WO2015120597A1 (en) | Micro-electrolysis device and control method, integrated water processing device and water processing method | |
CN108609748B (en) | Ion membrane electrodeposition device and deposition method for softening treatment of circulating cooling water | |
US4161438A (en) | Electrolysis cell | |
CN210261239U (en) | Two-section type electrochemical water treatment system for descaling and dechlorinating | |
CN206173053U (en) | Combine electrochemistry of cation permselective membrane to remove hardness and disinfect water treatment facilities | |
RU2765150C1 (en) | Electrocoagulator | |
CN208561867U (en) | A kind of ion film electrodeposition device for recirculated cooling water sofening treatment | |
EP0188320B1 (en) | Electrolytic cell for sea water | |
CN210710885U (en) | Water treatment electric flocculation module | |
JP2005177597A (en) | Alkaline ionic water preparation device and acidic ionic water preparation device | |
CN216141625U (en) | Multifolding influenza response type sodium hypochlorite generator | |
CN113463116B (en) | Multi-deflection induction type sodium hypochlorite generator | |
CN216890231U (en) | High-temperature electrodialysis electrolysis equipment | |
CN219861609U (en) | Diaphragm-free electrolytic tank | |
CN115448423B (en) | Electrocatalytic waste water hardness removal device |