RU2633541C1

RU2633541C1 - Waste water treatment plant

Info

Publication number: RU2633541C1
Application number: RU2016119910A
Authority: RU
Inventors: Евгения Владимировна Чижевская; Андрей Анатольевич Чижевский
Priority date: 2016-05-23
Filing date: 2016-05-23
Publication date: 2017-10-13

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: plant includes flotation cell 1 with insoluble electrodes 2, a floating filtering charge 3, floating sorption active charge, soluble electrode 4. Flotation cell 1 contains partitions made in the form of four cylinders 5 with an upper part in the form of conical collecting device 6 installed coaxially with respect to each other. The upper part of the side wall of the first and the third and the lower part of the second and the fourth upstream cylinders 5 are perforated. The upper parts of cone devices 6 are provided with vertical tubes 7 with ends arranged at the same level. Floating filtering charge 3 is located between the fourth cylinder 5 and the wall of housing 8 of flotation cell 1. The floating sorption-active charge is located below floating filtering charge 3. In the space between the second and the third cylinders 5, annular bubbler 13 is formed. Soluble electrode 4, which is a mixture of iron and copper balls packed into a dielectric perforated box, is located in the first cylinder 5 at a distance from the bottom. Ultrasonic generator 11 is mounted below soluble electrode 4.

EFFECT: invention allows to increase the efficiency of wastewater treatment.

4 cl, 3 dwg, 1 tbl

Description

Предлагаемое изобретение относится к устройствам очистки сточных вод и может быть использовано в химической, металлургической и других отраслях промышленности для очистки загрязненных вод.The present invention relates to wastewater treatment devices and can be used in chemical, metallurgical and other industries for the treatment of contaminated water.

Известен электрокоагулятор, содержащий корпус, днище, проточную камеру, засыпной стружечный анод, перфорированный катод и решетку, анодный токоподвод, трубопроводы, лоток, емкость, патрубок, эжектор, стержни (А.с. СССР №1787949, МПК⁵ C02F 1/46, 1993).Known electrocoagulator comprising a housing, a bottom, a flow chamber, a charge particle anode, a perforated cathode and a grating, an anode current lead, pipelines, a tray, a container, a pipe, an ejector, rods (A.S. USSR No. 1787949, IPC ⁵ C02F 1/46, 1993).

Недостатком указанного электрокоагулятора является низкая степень очистки, обусловленная контактом очищаемой жидкости только со смываемыми продуктами реакции на электроде, а также отсутствие отстаивания обработанной жидкости.The disadvantage of this electrocoagulator is a low degree of purification, due to the contact of the liquid being cleaned only with the washable reaction products on the electrode, as well as the lack of sedimentation of the treated liquid.

Прототипом является установка для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, масел, взвешенных веществ и других примесей (А.с. СССР №1730044, МПК С02F 1/46, опубл. 1992). Установка для очистки сточных вод включает камеру с растворимыми электродами и флотокамеру с нерастворимыми электродами и плавающей фильтрующей загрузкой, флотокамера содержит перегородки, выполненные в виде четырех цилиндров с верхней частью в виде усеченного конуса, установленных коаксиально относительно друг друга, при этом верхняя часть боковой стенки первого и третьего и нижняя часть второго и четвертого по ходу очищаемой воды цилиндров перфорирована, а плавающая загрузка размещена между четвертым цилиндром и стенкой корпуса флотокамеры. Камера с растворимыми электродами соединена с флотокамерой горизонтальной реакционной трубой, в нижней части которой установлен распределитель стоков, выполненный в виде стержня с насадками, размещенными на одной стороне распределителя и направленными по касательной к окружности реакционной трубы, кроме того, верхние части конусных устройств флотокамеры снабжены вертикально расположенными трубками, торцы которых расположены на одинаковом уровне.The prototype is a plant for wastewater treatment from heavy metal ions, oils, suspended solids and other impurities (AS USSR No. 1730044, IPC С02F 1/46, publ. 1992). The wastewater treatment plant includes a chamber with soluble electrodes and a flotation chamber with insoluble electrodes and a floating filter load, the flotation chamber contains partitions made in the form of four cylinders with a truncated conical upper part mounted coaxially relative to each other, while the upper part of the side wall of the first and the third and lower part of the second and fourth cylinders along the water being cleaned are perforated, and a floating load is placed between the fourth cylinder and the wall of the housing The camera. The chamber with soluble electrodes is connected to the photocamera by a horizontal reaction tube, in the lower part of which a sewage distributor is installed, made in the form of a rod with nozzles placed on one side of the distributor and directed tangentially to the circumference of the reaction tube, in addition, the upper parts of the conical devices of the photocamera are vertically equipped located tubes, the ends of which are located at the same level.

Недостатком прототипа является недостаточная эффективность установки, обусловленная невысокой степенью очистки сточных вод в результате вторичного загрязнения воды продуктами растворения электродов, низкая производительность из-за малой площади электродов и большой расход электроэнергии.The disadvantage of the prototype is the lack of efficiency of the installation, due to the low degree of wastewater treatment as a result of secondary pollution of the water with the products of dissolution of the electrodes, low productivity due to the small area of the electrodes and high energy consumption.

Задачей изобретения является увеличение эффективности очистки сточных вод.The objective of the invention is to increase the efficiency of wastewater treatment.

Задача решается установкой, включающей флотокамеру с нерастворимыми электродами, плавающей фильтрующей загрузкой, плавающей сорбционно-активной загрузкой, растворимым электродом; флотокамера содержит перегородки, выполненные в виде четырех цилиндров с верхней частью в виде конусного сборного устройства, установленных коаксиально относительно друг друга, при этом верхняя часть боковой стенки первого и третьего и нижняя часть второго и четвертого по ходу очищаемой воды цилиндров перфорирована, а верхние части конусных устройств снабжены вертикальными трубками, торцы которых расположены на одинаковом уровне, плавающая фильтрующая загрузка размещена между четвертым цилиндром и стенкой корпуса флотокамеры, а плавающая сорбционно-активная загрузка расположена ниже плавающей фильтрующей загрузки; в пространстве между вторым и третьим цилиндрами выполнен кольцевой барботер, а растворимый электрод, представляющий собой смесь из железных и медных шариков, упакованных в диэлектрический перфорированный бокс, расположен в первом цилиндре на некотором расстоянии от дна, под растворимым электродом установлен ультразвуковой генератор.The problem is solved by the installation, including a photocamera with insoluble electrodes, a floating filter load, a floating sorption-active load, a soluble electrode; the photocamera contains partitions made in the form of four cylinders with the upper part in the form of a conical assembly mounted coaxially relative to each other, with the upper part of the side wall of the first and third and the lower part of the second and fourth cylinders being cleaned along the water being perforated, and the upper parts of the conical devices are equipped with vertical tubes, the ends of which are located at the same level, a floating filter load is placed between the fourth cylinder and the wall of the flotation chamber housing, and ayuschaya sorption-active load is below the floating filter media; an annular bubbler is made in the space between the second and third cylinders, and a soluble electrode, which is a mixture of iron and copper balls packed in a perforated dielectric box, is located in the first cylinder at a certain distance from the bottom, an ultrasonic generator is installed under the soluble electrode.

Достигаемым техническим результатом является увеличение эффективности очистки сточных вод по сравнению с прототипом за счет увеличения производительности, степени очистки и существенного снижения энергозатрат.Achievable technical result is an increase in the efficiency of wastewater treatment compared to the prototype by increasing productivity, degree of purification and a significant reduction in energy consumption.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими чертежами, где:The invention is illustrated by the following drawings, where:

на фиг. 1 показана схема установки для очистки сточных вод (продольный разрез);in FIG. 1 shows a diagram of an installation for wastewater treatment (longitudinal section);

на фиг. 2 - сечение растворимого электрода;in FIG. 2 - section of a soluble electrode;

на фиг. 3 - график зависимости концентрации ионов хрома(VI) и железа(III) от времени обработки для предложенной установки и прототипа.in FIG. 3 is a graph of the concentration of chromium (VI) and iron (III) ions on the processing time for the proposed installation and prototype.

Установка для очистки сточных вод (фиг. 1) включает флотокамеру 1 с нерастворимыми электродами 2, плавающей фильтрующей загрузкой 3, растворимым электродом 4. Флотокамера 1 содержит перегородки, выполненные в виде четырех цилиндров 5 с верхней частью в виде конусного сборного устройства 6, установленных коаксиально относительно друг друга. Верхние части боковых стенок первого и третьего и нижние части второго и четвертого цилиндров 5 по ходу очищаемой воды перфорированы. Верхние части конусных устройств 6 снабжены вертикальными трубками 7, торцы которых расположены на одинаковом уровне.The wastewater treatment plant (Fig. 1) includes a photocamera 1 with insoluble electrodes 2, a floating filter load 3, a soluble electrode 4. The photocamera 1 contains partitions made in the form of four cylinders 5 with the upper part in the form of a conical assembly 6 installed coaxially relative to each other. The upper parts of the side walls of the first and third and lower parts of the second and fourth cylinders 5 are perforated along the water to be cleaned. The upper parts of the conical devices 6 are provided with vertical tubes 7, the ends of which are located at the same level.

Нерастворимые электроды 2 установлены между третьим и четвертым по ходу очищаемой воды цилиндрами 5. Плавающая фильтрующая загрузка 3 размещена между четвертым цилиндром 5 по ходу очищаемой воды и стенкой корпуса 8 флотокамеры 1. Плавающая сорбционно-активная загрузка 9 расположена ниже плавающей фильтрующей загрузки 3. Растворимый электрод 4, представляющий собой смесь из железных и медных шариков, упакованных в диэлектрический перфорированный бокс 10, расположен в первом цилиндре на некотором расстоянии от дна. Для улучшения отделения шлама от растворимого электрода 4 под ним установлен генератор 11, излучающий ультразвуковые волны в направлении электрода 4. Плавающая фильтрующая загрузка 3 удерживается перфорированным листом 12. В днище установки между вторым и третьим цилиндрами 5 закреплен кольцевой барботер 13. Под первым цилиндром 5 в днище закреплен патрубок сброса шлама 14. В верхней части установки размещен эжектор 15, всасывающий патрубок 16 которого соединен с внешним конусным устройством 6. По периметру корпуса 8 флотокамеры 1 установлен сборный кольцевой лоток 17. Очищенная вода вытекает через патрубок 18, подключенный к сборному кольцевому лотку 17, а очищаемая подается через днище установки во внутренний цилиндр 5 через патрубок 19.Insoluble electrodes 2 are installed between the third and fourth cylinders in the direction of the water to be cleaned 5. The floating filtering load 3 is placed between the fourth cylinder 5 in the direction of the water being cleaned and the wall of the camera body 8 of the camera 1. The floating sorption-active load 9 is located below the floating filtering load 3. The soluble electrode 4, which is a mixture of iron and copper balls packed in a dielectric perforated box 10, is located in the first cylinder at a certain distance from the bottom. To improve the separation of sludge from the soluble electrode 4, a generator 11 is installed underneath it, emitting ultrasonic waves in the direction of the electrode 4. The floating filtering load 3 is held by a perforated sheet 12. An annular bubbler 13 is fixed between the second and third cylinders 5 at the bottom of the apparatus. a sludge discharge pipe is fixed to the bottom 14. An ejector 15 is placed at the top of the installation, the suction pipe 16 of which is connected to an external conical device 6. A failure is established along the perimeter of the housing 8 of the camera 1; ny annular trough 17. Purified water flows through the pipe 18 connected to a collection annular trough 17, and through the installation to be cleaned is fed into the bottom of the inner cylinder 5 through the pipe 19.

Установка работает следующим образом. Сточная вода поступает через патрубок 19 в первый цилиндр 5, в котором под действием электрохимической реакции электрод 4 растворяется, при этом на железных шариках выделяется коагулянт (реагент-восстановитель), а на медных - мелкодисперсные пузырьки газа (Назаров В.Д., Фурсов С.В. Гальванокоагулятор для очистки сточных вод от тяжелых металлов // Баш. хим. ж.. 2013. №3. URL: http://cyberleninka.ru/article/n/galvanokoagulyator-dlya-ochistki-stochnyh-vod-ot-tyazhelyh-metallov). Коагулянт вступает в реакцию с загрязнениями, которые находятся в сточной воде. Выделяющиеся компоненты реакции находятся в твердом состоянии и при ламинарном движении сточной воды по поверхности шариков, образующих электрод, плохо отделяются, поэтому установка снабжена генератором 11, излучающим ультразвуковые волны, способствующие отделению твердых корковых продуктов реакции от поверхности шариков растворимого электрода 4. В качестве генератора 11 может быть использован, например, ультразвуковой излучатель мощностью до 1,5 кВт, включаемый периодически. Пузырьки газа с медных шариков флотируют твердые гидрофобные частички. Несфлотированные примеси выпадают в осадок и через патрубок 14 удаляются. Сфлотированные примеси и крупные пузырьки газа поступают через конусное сборное устройство 6 и всасывающий патрубок 16 в эжектор 15, выполняющий роль струйного грязевого насоса. Частично осветленная вода через перфорацию верхней части первого цилиндра 5 поступает во второй, диаметр которого больше предыдущего. В результате этого скорость движения потока жидкости уменьшается, и флотируются более мелкие частицы и пузырьки газа, которые направляются через следующее конусное устройство 6 и всасывающий патрубок 16 в эжектор 15, а вода - через перфорацию нижней части второго цилиндра поступает в третий цилиндр 5. Конусные сборные устройства 6 и всасывающий патрубок 16 в сборе с цилиндрами 5 предотвращают попадание сфлотированных загрязнений в осветленную на предыдущей стадии очистки воду и создают более благоприятные условия сбора флотошлама.Installation works as follows. Waste water enters through the pipe 19 into the first cylinder 5, in which the electrode 4 dissolves under the action of an electrochemical reaction, while coagulant (reducing agent) is released on iron balls, and finely dispersed gas bubbles on copper (Nazarov V.D., Fursov S .V. Galvanocoagulator for the treatment of wastewater from heavy metals // Bash. Chemical. 2013. No. 3. URL: http://cyberleninka.ru/article/n/galvanokoagulyator-dlya-ochistki-stochnyh-vod-ot -tyazhelyh-metallov). The coagulant reacts with contaminants that are in wastewater. The emitted components of the reaction are in a solid state and when the wastewater laminarly moves along the surface of the balls forming the electrode, they are poorly separated, therefore, the installation is equipped with a generator 11 that emits ultrasonic waves, which facilitate the separation of solid cortical reaction products from the surface of the balls of the soluble electrode 4. As a generator 11 can be used, for example, an ultrasonic emitter with a power of up to 1.5 kW, switched on periodically. Bubbles of gas from copper balls float solid hydrophobic particles. Unflotted impurities precipitate and are removed through nozzle 14. Swallowed impurities and large gas bubbles enter through the conical collecting device 6 and the suction pipe 16 into the ejector 15, which acts as a jet mud pump. Partially clarified water through the perforation of the upper part of the first cylinder 5 enters the second, the diameter of which is larger than the previous one. As a result, the velocity of the fluid flow decreases, and smaller particles and gas bubbles are floated, which are directed through the next conical device 6 and the suction pipe 16 into the ejector 15, and the water flows through the perforation of the lower part of the second cylinder into the third cylinder 5. Cone assemblies devices 6 and a suction pipe 16 assembled with cylinders 5 prevent the ingested contaminants from entering the water clarified at the previous stage of purification and create more favorable conditions for collecting slime.

В пространстве между вторым и третьим цилиндрами 5 вода с мелкими частицами коагулянта и загрязнений подвергается пневмофлотации за счет выброса и распределения по кольцевому объему воздуха кольцевым барбатером 13. Мелкие частицы и пузырьки газа направляются через следующее конусное устройство 6 и всасывающий патрубок 16 в эжектор 15, а вода через перфорацию верхней части третьего цилиндра 5 поступает в четвертый цилиндр.In the space between the second and third cylinders 5, water with small particles of coagulant and contaminants undergoes pneumoflotation due to the ejection and distribution of annular air through a ring bubbler 13. Small particles and gas bubbles are directed through the next conical device 6 and the suction pipe 16 into the ejector 15, and water through the perforation of the upper part of the third cylinder 5 enters the fourth cylinder.

В пространстве между третьим и четвертым цилиндрами 5 осветленные стоки подвергаются доочистке электрофлотацией под действием сгенерированных пузырьков газа нерастворимыми электродами 2, подключенными к источнику тока. Мелкие частицы и пузырьки газа направляются через следующее конусное устройство 6 и всасывающий патрубок 16 в эжектор 15, а вода через перфорацию нижней части четвертого цилиндра 5 поступает в пространство между четвертым цилиндром 5 и стенкой корпуса 8 флотокамеры 1. Там вода очищается от оставшихся в растворе ионов тяжелых металлов и взвешенных веществ на плавающей сорбционно-активной загрузке 9 и плавающей фильтрующей загрузке 3. Полностью очищенная вода собирается в кольцевой лоток 17, откуда выводится через патрубок 18.In the space between the third and fourth cylinders 5, the clarified effluents are subjected to additional purification by electroflotation under the action of the generated gas bubbles by insoluble electrodes 2 connected to a current source. Small particles and gas bubbles are directed through the next conical device 6 and the suction pipe 16 into the ejector 15, and water through the perforation of the lower part of the fourth cylinder 5 enters the space between the fourth cylinder 5 and the wall of the housing 8 of the camera 1. There, the water is purified from the remaining ions in the solution heavy metals and suspended solids on a floating sorption-active charge 9 and a floating filter charge 3. Fully purified water is collected in an annular tray 17, from where it is discharged through a pipe 18.

Механизм выделения тяжелых металлов из раствора на плавающей сорбционно-активной загрузке 9 основан на том, что сорбированные на ней микроорганизмы вырабатывают ферменты, которые восстанавливают растворимые сульфаты тяжелых металлов до нерастворимых сульфидов. А также происходит восстановление хрома(VI) до хрома(III) с последующим выделением последнего из раствора обменной реакцией с сульфид-ионом. Процессы, протекающие на плавающей сорбционно-активной загрузке, можно представить так: восстановление сульфата начинается с его активации, на которую затрачивается энергия АТФ (аденозинтрифосфат); с помощью АТФ-сульфурилазы (сульфатаденилтрансферазы). Дифосфатный остаток АТФ обменивается на сульфат. Далее процесс протекает по двум альтернативным путям (диссимиляционная и ассимиляционная сульфатредукция) с образованием нерастворимых сульфидов тяжелых металлов. Выбор пути протекания процесса зависит от вида метаболизма конкретного микроорганизма. Плавающая сорбционно-активная загрузка готовится по следующей технологии. Изначально производится высев микроорганизмов сточной воды различных классов сульфатвосстанавливающих бактерий, в том числе классов Clostridium, Alcaligenes, Desulfovibrio, Brevibacterum, на агаризованную среду в отсутствии кислорода, а затем чистые колонии микроорганизмов выращиваются в анаэробных условиях на той же среде в лабораторных условиях. Селекция микроорганизмов производится пересевом выросшей культуры на жидкую питательную среду, содержащую тяжелые металлы, сульфаты, и контролируется определением предела толерантности данных микроорганизмов к различным концентрациям тяжелых металлов и их способности восстанавливать сульфаты до сульфидов. Далее выделенные микроорганизмы иммобилизуются на угольном адсорбенте грануляции 1-10 мкм и плотности 0,15 г/см³, путем экспозиции его в культуральной жидкости с микроорганизмами в течение суток (Ленгелер Й., Древе Г., Шлегель Г., Современная микробология. Прокариоты. В 2-х тт. М., Мир, 2009. - 654 с.).The mechanism of separation of heavy metals from a solution on a floating sorption-active charge 9 is based on the fact that microorganisms sorbed on it produce enzymes that reduce soluble sulfates of heavy metals to insoluble sulfides. And also there is a reduction of chromium (VI) to chromium (III) with subsequent separation of the latter from the solution by an exchange reaction with a sulfide ion. The processes taking place on a floating sorption-active charge can be represented as follows: sulfate recovery begins with its activation, which takes the energy of ATP (adenosine triphosphate); using ATP sulfurylase (sulfatadenyl transferase). The diphosphate residue of ATP is exchanged for sulfate. The process then proceeds in two alternative ways (dissimilation and assimilation sulfate reduction) with the formation of insoluble sulfides of heavy metals. The choice of the path of the process depends on the type of metabolism of a particular microorganism. Floating sorption-active loading is prepared according to the following technology. Initially, wastewater microorganisms are sown in various classes of sulfate-reducing bacteria, including classes of Clostridium, Alcaligenes, Desulfovibrio, Brevibacterum, on an agar medium in the absence of oxygen, and then pure colonies of microorganisms are grown under anaerobic conditions on the same medium in laboratory conditions. Microorganisms are selected by reseeding the grown culture on a liquid nutrient medium containing heavy metals, sulfates, and is controlled by determining the limit of tolerance of these microorganisms to various concentrations of heavy metals and their ability to reduce sulfates to sulfides. Then, the isolated microorganisms are immobilized on a coal granulation adsorbent of 1-10 μm and a density of 0.15 g / cm ³ by exposing it in a culture liquid with microorganisms for a day (Lenger, J., Dreve, G., Schlegel, G., Modern microbiology. Prokaryotes . In 2 vols. M., Mir, 2009 .-- 654 p.).

Известно, что анаэробные культуры микроорганизмов угнетаются в кислородной среде (Иванов А.В., Низамов Р.Н., Плотникова Э.М., Абдрахманов И.К. Радиоэкотоксикологическая микробиология. М., изд-во «Колос», 2009. - 679 с.). С целью уменьшения этого эффекта отрицательный нерастворимый электрод 2 может быть установлен под загрузкой 9. На его поверхности выделяется водород, связывающий кислород и перемешивающий массу микробиоты.It is known that anaerobic cultures of microorganisms are inhibited in the oxygen environment (Ivanov A.V., Nizamov R.N., Plotnikova E.M., Abdrakhmanov I.K. Radioecotoxicological Microbiology. M., publishing house "Kolos", 2009. - 679 p.). In order to reduce this effect, a negative insoluble electrode 2 can be installed under load 9. On its surface, hydrogen is released that binds oxygen and mixes the mass of microbiota.

Для более полного удаления шлама днище корпуса флотокамеры 1 может быть выполнено конусным.For a more complete removal of sludge, the bottom of the flotation chamber housing 1 can be made conical.

Для уменьшения гидравлического сопротивления и улучшения оттока шлама диэлектрический бокс 10 может быть выполнен с двумя кольцевыми перегородками, разделяющими его на две части с незаполненным пространством между ними (фиг. 2).To reduce hydraulic resistance and improve the outflow of sludge, the dielectric box 10 can be made with two annular partitions, dividing it into two parts with an empty space between them (Fig. 2).

Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.

Площадь поверхности растворимого электрода в предлагаемой установке в несколько раз больше, чем в прототипе за счет того, что он выполнен в виде смеси железных и медных шариков, и может составлять порядка 100-10000 м². При тех же размерах и массе обычные литые электроды занимают площадь около 50 м². Увеличение площади поверхности позволяет достичь большей скорости и полноты протекания процесса гальванокоагуляционной очистки на предлагаемом электроде, что приводит к повышению пропускной способности установки и степени очистки сточной воды на этой стадии, и, в конечном итоге, к увеличению производительности.The surface area of the soluble electrode in the proposed installation is several times larger than in the prototype due to the fact that it is made in the form of a mixture of iron and copper balls, and can be about 100-10000 m ² . With the same size and weight, ordinary cast electrodes occupy an area of about 50 m ² . The increase in surface area allows to achieve greater speed and completeness of the process of galvanic coagulation cleaning at the proposed electrode, which leads to an increase in the throughput of the installation and the degree of wastewater treatment at this stage, and, ultimately, to increase productivity.

На этой стадии не требуются затраты электроэнергии, поскольку на электроде, выполненном из двух металлов с разными потенциалами, образуется гальваническая пара с самостоятельной и самопроизвольной электрохимической реакцией (Феофанов В.А. Галъванокоагуляция: теория и практика бессточного водопользования. Магнитогорск: МиниТип, 2006. - 368 с.). Поэтому, по сравнению с прототипом, энергозатраты существенно снижаются.At this stage, energy costs are not required, since a galvanic couple with an independent and spontaneous electrochemical reaction is formed on an electrode made of two metals with different potentials (Feofanov V.A. Galvanocoagulation: theory and practice of drainless water use. Magnitogorsk: MiniTip, 2006. - 368 p.). Therefore, in comparison with the prototype, energy consumption is significantly reduced.

Биофильтры с сорбционно-активной загрузкой при небольших размерах обеспечивают высокие степени очистки (более 90%), поскольку биологические процессы протекают наиболее интенсивно и полно, по сравнению с химическими процессами (Зайцев Е.Д. Интенсификация очистки сточных вод промышленных предприятий методом гальванокоагуляции (аналитический обзор) [Текст] / Е.Д. Зайцев, А.П. Абраменко. -Семипалатинск, 1994. - 26 с.). Обычные химические методы не позволяют достичь высокой степени очистки от ионов тяжелых металлов, таких как Cr(VI), Fe(II), Fe(III). Это связано с тем, что степень очистки, как и скорость реакции, согласно закону действующих масс зависит от концентрации реагентов, то есть чем ниже концентрация тяжелых металлов в воде, тем ниже степень очистки воды. Использование в предлагаемой установке на заключительной стадии плавающей сорбционно-активной загрузки, работающей по другому принципу, позволяет достичь наиболее полного удаления этих ионов из воды, т.е. увеличивает степень ее очистки.Biofilters with sorption-active loading at small sizes provide high degrees of purification (more than 90%), since biological processes proceed most intensively and fully, compared with chemical processes (Zaitsev E.D., Intensification of wastewater treatment of industrial enterprises by galvanocoagulation method (analytical review ) [Text] / E.D. Zaitsev, A.P. Abramenko. -Semipalatinsk, 1994. - 26 p.). Conventional chemical methods do not allow a high degree of purification from heavy metal ions, such as Cr (VI), Fe (II), Fe (III). This is due to the fact that the degree of purification, as well as the reaction rate, according to the law of the acting masses, depends on the concentration of reagents, that is, the lower the concentration of heavy metals in water, the lower the degree of purification of water. The use of the proposed installation at the final stage of the floating sorption-active loading, working on a different principle, allows to achieve the most complete removal of these ions from water, i.e. increases its degree of purification.

Для корректного сравнения результатов и подтверждения эффективности очистки сточной воды было произведено моделирование технологических процессов очистки, протекающих в предлагаемой установке и прототипе с использованием растворов, содержащих ионы железа и хрома. В качестве модельных были использованы растворы с заведомо низкими концентрациями ионов Cr(VI), Fe(III). В процессе очистки через равные промежутки времени отбирали пробы, которые анализировали по стандартной методике (ГОСТ 31956-2012). По результатам исследований построен график зависимости концентрации ионов тяжелых металлов от времени обработки (фиг. 3), из которого видно, что за одинаковые периоды времени содержание ионов хрома в воде для заявляемой установки ниже чем в прототипе в среднем на 20%.To correctly compare the results and confirm the effectiveness of wastewater treatment, a simulation of the purification processes occurring in the proposed installation and prototype using solutions containing iron and chromium ions was performed. As model solutions were used with obviously low concentrations of Cr (VI), Fe (III) ions. During the cleaning process, samples were taken at equal intervals of time, which were analyzed by the standard method (GOST 31956-2012). According to the research results, a graph of the dependence of the concentration of heavy metal ions on the processing time (Fig. 3), from which it is clear that for the same periods of time the content of chromium ions in water for the inventive installation is lower than the prototype by an average of 20%.

Максимальная степень очистки 99,3% в предложенной установке достигается за 7 минут, в то время как в прототипе не достигается и за 14 минут и более (см. табл.), т.е. степень очистки воды от тяжелых металлов в предложенной установке в среднем на 20% выше чем в прототипе и достигается за более короткое время. Следовательно, производительность установки дополнительно увеличивается за счет уменьшения времени очистки. Из графика и таблицы следует, что установка также эффективна и при очистке стоков от ионов железа.The maximum degree of purification of 99.3% in the proposed installation is achieved in 7 minutes, while in the prototype it is not achieved in 14 minutes or more (see table), i.e. the degree of purification of water from heavy metals in the proposed installation is on average 20% higher than in the prototype and is achieved in a shorter time. Therefore, the productivity of the installation is further increased by reducing the cleaning time. From the graph and table it follows that the installation is also effective in the treatment of effluents from iron ions.

Таким образом, предложенная установка для очистки сточных вод позволяет достичь лучшей по сравнению с прототипом эффективности очистки за счет увеличения производительности, степени очистки и значительного снижения энергозатрат.Thus, the proposed installation for wastewater treatment allows to achieve better cleaning efficiency compared to the prototype by increasing productivity, degree of purification and a significant reduction in energy consumption.

Claims

1. Installation for wastewater treatment, containing a flotation chamber with insoluble electrodes, a floating filter load and a soluble electrode, and flotamok contains baffles made in the form of four cylinders with the upper part in the form of a conical assembly installed coaxially relative to each other, with the upper part the side wall of the first and third and the lower part of the second and fourth cylinders along the water to be cleaned are perforated, and the upper parts of the conical devices are equipped with a vertical tube the ends of which are located at the same level, a floating charge is placed between the fourth cylinder and the wall of the flotation chamber housing, characterized in that the installation is additionally equipped with a floating sorption-active charge located below the floating filter charge, an annular bubbler is made in the space between the second and third cylinders and a soluble electrode, which is a mixture of iron and copper balls packed in a dielectric perforated box, is located in the first cylinder on some distance from the bottom, a soluble electrode of the ultrasonic generator is installed.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the negative insoluble electrode is placed under a floating sorption-active load.

3. Installation according to paragraphs. 1 or 2, characterized in that the bottom of the installation is made in the form of a cone.

4. Installation according to paragraphs. 1 or 2, characterized in that the perforated dielectric box has two annular partitions, the space between which is not filled with an electrode.