RU97995U1

RU97995U1 - HEAVY METAL WATER TREATMENT ELECTROLYZER

Info

Publication number: RU97995U1
Application number: RU2010116266/05U
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Голованчиков; Татьяна Васильевна Хохлова; Юлия Валерьевна Аристова; Алина Олеговна Бондаренко; Наталия Александровна Дулькина; Андрей Владимирович Добряков
Priority date: 2010-04-23
Filing date: 2010-04-23
Publication date: 2010-09-27

Abstract

Электролизер для очистки сточных вод от тяжелых металлов, содержащий корпус с конусным днищем, внутри которого неподвижно установлены стальные электроды и электрод, выполненный в виде перфорированного пластикового контейнера, заполненного металлическим ломом, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде прямоугольника и соединен с заземлением, стальные электроды выполнены в виде плоских пластин, подключенных к отрицательному полюсу источника постоянного тока, а электрод - контейнер выполнен в виде набора чередующихся со стальными электродами прямоугольных контейнеров, симметрично установленных между стальными электродами, при этом внутри каждого контейнера симметрично установлена плоская шина, соединенная с положительным полюсом источника постоянного тока. An electrolyzer for wastewater treatment from heavy metals, comprising a housing with a conical bottom, inside which steel electrodes and an electrode are fixedly mounted, made in the form of a perforated plastic container filled with scrap metal, characterized in that the housing is made in the form of a rectangle and is connected to ground, steel the electrodes are made in the form of flat plates connected to the negative pole of a direct current source, and the electrode - container is made in the form of a set of alternating with steel electrodes ktrodami rectangular containers, symmetrically arranged between steel electrodes, wherein the inside of each container symmetrically installed flat tire, connected to the positive pole of the DC source.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для очистки промышленных сточных вод от ионов тяжелых металлов, таких как Fe, Сr⁺⁶, Сu, Zn, Cd, Hg и др., и может найти применение в металлургической, машиностроительной, химической промышленности, а также в экологии при очистке промстоков.The proposed solution relates to devices for treating industrial wastewater from heavy metal ions, such as Fe, Cr ⁺⁶ , Cu, Zn, Cd, Hg, etc., and can find application in the metallurgical, engineering, chemical industries, as well as in ecology when cleaning industrial stocks.

Известна конструкция электролизера для очистки сточных вод, содержащего пластинчатый анод с переточными отверстиями, катод, выполненный в виде блока спрессованной стружки, уплотнительные прокладки, два штуцера ввода сточных вод, расположенные у крайних электродов, крышку со штуцерами для подвода воздуха и отвода газов, промежуточную камеру со штуцером вывода очищенной воды и размещенную между двумя комплектами электродов (авт. св. СССР №1566674, C02F I/46, 1988 г.).A known design of an electrolyzer for wastewater treatment, containing a plate anode with overflow holes, a cathode made in the form of a compressed chip block, gaskets, two wastewater inlets located at the extreme electrodes, a cover with fittings for supplying air and exhaust gases, an intermediate chamber with the outlet fitting of purified water and placed between two sets of electrodes (ed. St. USSR No. 1566674, C02F I / 46, 1988).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата относятся сложность конструкции и эксплуатации электролизера в связи с необходимостью подготовки катода в виде блока спрессованной стружки.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the complexity of the design and operation of the cell due to the need to prepare the cathode in the form of a block of compressed chips.

Известна конструкция электрокоагулятора для очистки сточных вод, содержащая цилиндрический корпус и два днища из диэлектрического материала, кольцевой анод, заполненный анодорастворимой стружкой, перфорированные диафрагмы, катод в виде неподвижных пластин, каждая из которых находится в перфорированном диэлектрическом кожухе. (Патент РФ №58115, C02F I/46, 2006 г.).A known design of an electrocoagulator for wastewater treatment, comprising a cylindrical body and two bottoms of dielectric material, a circular anode filled with anodically soluble shavings, perforated diaphragms, a cathode in the form of fixed plates, each of which is in a perforated dielectric casing. (RF patent No. 58115, C02F I / 46, 2006).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата относится сложность конструкции и эксплуатации известного технического решения, связанная с трудностями при равномерном заполнении горизонтального кольцевого зазора анода анодорастворимой стружкой, а также необходимостью установки диафрагмы и ее регенерации.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the complexity of the design and operation of the known technical solution, associated with difficulties in uniformly filling the horizontal annular gap of the anode with anodically soluble shavings, as well as the need to install a diaphragm and its regeneration.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту и принятому за прототип является конструкция электролизера для очистки сточных вод, описанная в патенте РФ "Способ и устройство для электровыделения тяжелых металлов из технологических растворов и сточных вод". Устройство содержит цилиндрический корпус, выполненный из токонепроводящего материала с коническим днищем, на периферии которого с внутренней стороны неподвижно установлены стальные электроды, подключенные к трехфазному электрическому току и в межэлектродном пространстве которых установлен алюминиевый биполярный электрод, выполненный в виде съемного перфорированного пластикового контейнера, заполненного алюминиевым или дуралюминиевым ломом. (Патент РФ №2221754, COF/463; COFF 101:20; C02F 101:22; C02F 103:16, 2004 г.).The closest technical solution to the claimed object and adopted as a prototype is the design of the electrolyzer for wastewater treatment, described in the patent of the Russian Federation "Method and device for electrowinning heavy metals from technological solutions and wastewater". The device comprises a cylindrical body made of a non-conductive material with a conical bottom, on the periphery of which steel electrodes are fixedly mounted on the inside, connected to a three-phase electric current and in the interelectrode space of which an aluminum bipolar electrode is installed, made in the form of a removable perforated plastic container filled with aluminum or duralumin scrap. (RF patent No. 2221754, COF / 463; COFF 101: 20; C02F 101: 22; C02F 103: 16, 2004).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность конструкции и эксплуатации, связанная с необходимостью специальной установки стальных неподвижных электродов, подключенных к трехфазному электрическому току. Кроме того, при использовании трехфазного переменного тока энергозатраты выше при использовании постоянного тока, и помимо алюминиевого или дуралюминиевого лома растворяются стальные неподвижные электроды, что требует их периодической замены.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the complexity of design and operation, associated with the need for special installation of steel stationary electrodes connected to a three-phase electric current. In addition, when using three-phase alternating current, energy consumption is higher when using direct current, and in addition to aluminum or duralumin scrap, steel fixed electrodes dissolve, which requires periodic replacement.

Техническим результатом предлагаемой конструкции электролизера для очистки сточных вод является упрощение его конструкции и эксплуатации за счет перехода на постоянный ток и предотвращения растворения стальных неподвижных электродов.The technical result of the proposed design of the electrolyzer for wastewater treatment is to simplify its design and operation by switching to direct current and preventing the dissolution of the steel stationary electrodes.

Поставленный технический результат достигается тем, что в электролизере для очистки сточных вод от тяжелых металлов, содержащем корпус с конусным днищем, внутри которого неподвижно установлены стальные электроды и электрод, выполненный в виде перфорированного пластикового контейнера, заполненного металлическим ломом, при этом корпус выполнен в виде прямоугольника и соединен с заземлением, неподвижные стальные электроды изготовлены в виде плоских пластин, подключенных к отрицательному источнику постоянного тока, а электрод - контейнер, выполнен в виде набора чередующихся со стальными электродами прямоугольных контейнеров, симметрично установленных между стальными электродами, при этом внутри каждого контейнера симметрично установлена плоская шина, соединенная с положительным полюсом источника постоянного тока.The technical result is achieved by the fact that in the electrolyzer for wastewater treatment from heavy metals, containing a housing with a conical bottom, inside which steel electrodes are fixedly mounted and an electrode made in the form of a perforated plastic container filled with scrap metal, while the housing is made in the form of a rectangle and connected to ground, fixed steel electrodes are made in the form of flat plates connected to a negative DC source, and the electrode is a container p is in the form of a set of alternate electrodes of rectangular steel container, symmetrically arranged between steel electrodes, wherein the inside of each container symmetrically installed flat tire, connected to the positive pole of the DC source.

Выполнение корпуса в виде прямоугольника позволяет установить в нем стальные электроды в виде плоских пластин, а перфорированные пластиковые контейнеры прямоугольной формы обеспечивают максимальные площади поверхностей смежных электродов, а значит, одинаковые плотности тока, и равномерное растворение металлического лома во всех контейнерах по их обеим боковым сторонам, что позволяет упростить конструкцию и эксплуатацию.The execution of the case in the form of a rectangle allows you to install steel electrodes in it in the form of flat plates, and rectangular perforated plastic containers provide maximum surface areas of adjacent electrodes, which means equal current densities, and uniform dissolution of scrap metal in all containers on their both sides, which simplifies the design and operation.

Присоединение корпуса к заземлению упрощает изготовление его, так как не требует специальных диэлектрических материалов и позволяет использовать обычную конструкционную сталь, что позволяет упростить конструкцию и эксплуатацию.Attaching the housing to grounding simplifies its manufacture, since it does not require special dielectric materials and allows the use of ordinary structural steel, which simplifies the design and operation.

Присоединение плоских пластин к отрицательному полюсу источника постоянного тока позволяет создать большую поверхность катода с двух сторон плоских пластин, что способствует восстановлению растворенных ионов металлов, что позволяет упростить конструкцию и эксплуатацию.Attaching flat plates to the negative pole of a direct current source allows you to create a large cathode surface on both sides of the flat plates, which helps to restore dissolved metal ions, which simplifies the design and operation.

Выполнение контейнера в виде набора контейнеров, имеющих прямоугольную форму и симметрично установленных между стальными электродами, позволяет увеличить площадь поверхности металлического лома и создать одинаковый зазор между электродами по всей длине и высоте электродов, что позволяет упростить конструкцию и эксплуатацию.The implementation of the container in the form of a set of containers having a rectangular shape and symmetrically installed between the steel electrodes allows you to increase the surface area of scrap metal and create the same gap between the electrodes along the entire length and height of the electrodes, which simplifies the design and operation.

Присоединение металлического лома в контейнерах к плоской шине, установленной осесимметрично с контейнером и соединенной с положительным полюсом источника постоянного тока позволяет подавать одинаковый положительный потенциал на металлический лом, что приводит к его равномерному растворению по всей высоте и ширине каждого контейнера, что позволяет упростить конструкцию и эксплуатацию.The attachment of scrap metal in containers to a flat tire mounted axisymmetrically with the container and connected to the positive pole of a direct current source allows the same positive potential to be applied to the scrap metal, which leads to its uniform dissolution over the entire height and width of each container, which simplifies the design and operation .

Все описанные отличительные признаки предлагаемого электролизера для очистки сточных вод от тяжелых металлов позволяют упростить как его конструкцию, так и эксплуатацию, обеспечить изготовление из обычного проката конструкционной стали как корпуса и конического днища, так и стальных электродов катода и плоских шин анода, а также развить большие поверхности стальных электродов-катодов и боковые поверхности металлического лома, являющегося анодом, и равномерно восстанавливать на боковых поверхностях стальных плоских пластин, являющихся катодами, ионы растворенных в сточной воде металлов, и растворять металлический лом в прямоугольных контейнерах, являющихся анодом.All the described distinctive features of the proposed electrolyzer for wastewater treatment from heavy metals can simplify both its design and operation, ensure the manufacture of ordinary rolled structural steel as the body and the conical bottom, and the steel electrodes of the cathode and flat anode bars, as well as develop large the surface of the steel electrode cathodes and the side surfaces of scrap metal, which is the anode, and evenly restore on the side surfaces of steel flat plates, which are Xia cathodes ions of dissolved metals in the waste water, and to dissolve the metal scrap in rectangular containers, which are anode.

На фигуре представлен в разрезе общий вид предлагаемой конструкции электролизера для очистки сточных вод от тяжелых металлов.The figure shows in section a General view of the proposed design of the electrolyzer for wastewater treatment from heavy metals.

Он состоит из прямоугольного корпуса 1, выполненного из конструкционного материала, например стального проката, конусного днища 2 с патрубком 3 подвода сточной воды, съемной крышки 4 с патрубком 5 для отвода очищенной воды и патрубка 6 для отвода газов электролиза и воздуха.It consists of a rectangular housing 1 made of structural material, for example, rolled steel, a conical bottom 2 with a pipe 3 for supplying wastewater, a removable cover 4 with a pipe 5 for removing purified water and a pipe 6 for removing electrolysis gases and air.

Корпус 1 установлен на опорах 7 и присоединен к заземлению 8. В корпусе 1 сверху и снизу установлены рамы 9 и 10 с прорезями для жесткого закрепления неподвижных плоских пластин 11 стальных электродов, присоединенных шиной 12 к отрицательному полюсу источника постоянного тока. Электрод-контейнер выполнен в виде набора чередующихся со стальными электродами 11 прямоугольных контейнеров 13, симметрично установленных между стальными электродами. В каждом контейнере 13 с металлическим ломом осесимметрично установлена плоская шина 14, патрубком 5 для отвода очищенной воды и патрубка 6 для отвода газов электролиза и воздуха.The housing 1 is mounted on supports 7 and is connected to ground 8. In the housing 1, frames 9 and 10 with slots are installed on top and bottom for rigidly fixing the fixed flat plates 11 of steel electrodes connected by a bus 12 to the negative pole of the DC source. The electrode container is made in the form of a set of rectangular containers 13 alternating symmetrically between the steel electrodes, alternating with steel electrodes 11. In each container 13 with scrap metal, a flat tire 14, a pipe 5 for removing purified water and a pipe 6 for removing electrolysis gases and air are mounted axisymmetrically.

Корпус 1 установлен на опорах 7 и присоединен к заземлению 8. В корпусе 1 сверху и снизу установлены рамы 9 и 10 с прорезями для жесткого закрепления неподвижных плоских пластин 11 стальных электродов, присоединенных шиной 12 к отрицательному полюсу источника постоянного тока. Электрод-контейнер выполнен в виде набора чередующихся с плоскими пластинами 11 стальных электродов прямоугольных контейнеров 13, симметрично установленных между стальными электродами. В каждом контейнере 13 с металлическим ломом осесимметрично установлена плоская шина 14, прикрепленная к общей шине 15, соединенной с положительным полюсом источника постоянного тока. Шины 12 и 15 выведены к соответствующим полюсам через диэлектрические пробки 16 на корпусе 1, чтобы предотвратить короткое замыкание их на корпусе.The housing 1 is mounted on supports 7 and is connected to ground 8. In the housing 1, frames 9 and 10 with slots are installed on top and bottom for rigidly fixing the fixed flat plates 11 of steel electrodes connected by a bus 12 to the negative pole of the DC source. The electrode container is made in the form of a set of steel electrodes of rectangular containers 13 alternating with flat plates 11 symmetrically mounted between the steel electrodes. In each container 13 with scrap metal, a flat bus 14 is mounted axisymmetrically, attached to a common bus 15 connected to the positive pole of the DC source. Tires 12 and 15 are brought out to the respective poles through dielectric plugs 16 on the housing 1, in order to prevent their short circuit on the housing.

Электролизер для очистки воды работает следующим образом.The electrolyzer for water purification works as follows.

Открывают патрубок 3 и подают в корпус 1 сточную воду, которая заполняет днище 2, корпус и часть крышки 4 до уровня с патрубком 5. Открывают патрубок 6 и подают на шины 12 и 15 разность потенциалов от источника постоянного тока.The pipe 3 is opened and wastewater is supplied to the housing 1, which fills the bottom 2, the housing and the cover part 4 to the level with the pipe 5. The pipe 6 is opened and the potential difference from the DC source is supplied to the buses 12 and 15.

Так как положительный полюс источника постоянного тока соединен шиной 15 с плоскими шинами 14, установленными осесимметрично в прямоугольных перфорированных пластиковых контейнерах 13 с ломом, то от них равномерно по всему объему металлического лома передается положительный заряд, под действием которого лом растворяется.Since the positive pole of the DC source is connected by bus 15 to flat tires 14 mounted axisymmetrically in rectangular perforated plastic containers 13 with scrap, a positive charge is transferred from them uniformly throughout the volume of metal scrap, by which the scrap dissolves.

Около поверхности пластин 11 стальных электродов, присоединенных шиной 12 к отрицательному источнику постоянного тока идет восстановление ионов тяжелых металлов, находящихся в сточной воде.Near the surface of the plates 11 of steel electrodes connected by a bus 12 to a negative direct current source, the recovery of heavy metal ions in wastewater takes place.

Кроме того, уменьшаются затраты электроэнергии, идущие на растворение металлического лома в контейнерах 13, так как при использовании переменного тока значительная часть его энергии идет на нагревание сточной воды.In addition, reduced energy costs that are used to dissolve scrap metal in containers 13, since when using alternating current, a significant part of its energy is used to heat wastewater.

Плоские пластины 11 и соответственно плоские шины 14 с контейнерами 13 позволяют обрабатывать весь объем сточной воды, проходящей через корпус 1 электрическими зарядами, так как зазоры между плоскими пластинами 11 и металлическим ломом в плоских контейнерах одинаковые по всей ширине корпуса 1, имеющего прямоугольную форму, что приводит к упрощению изготовления и эксплуатации узлов и деталей электролизера и выравниванию степеней очистки воды по ее объему в межэлектродных зазорах корпуса 1.Flat plates 11 and, accordingly, flat tires 14 with containers 13 allow you to handle the entire volume of wastewater passing through the housing 1 by electric charges, since the gaps between the flat plates 11 and scrap metal in flat containers are the same over the entire width of the housing 1, which has a rectangular shape, which leads to a simplification of the manufacture and operation of units and parts of the electrolyzer and the equalization of the degree of purification of water by its volume in the interelectrode gaps of the housing 1.

Claims

An electrolyzer for wastewater treatment from heavy metals, comprising a case with a conical bottom, inside which steel electrodes and an electrode are fixedly mounted, made in the form of a perforated plastic container filled with scrap metal, characterized in that the case is made in the form of a rectangle and is connected to ground, steel the electrodes are made in the form of flat plates connected to the negative pole of a direct current source, and the electrode - container is made in the form of a set of alternating with steel electrodes ktrodami rectangular containers, symmetrically arranged between steel electrodes, wherein the inside of each container symmetrically installed flat tire, connected to the positive pole of the DC source.