SU864741A1 - Аппарат дл электрохимической очистки сточных вод - Google Patents

Description

мой и отвода очищенной воды. Катод может быть выполнен гофрир ованным или перфорированным из меди, никел  или их сплава.

Аппарат сконструирован следующим образом.

К нижнему торцу циркул ционной трубы дополнительно прикреплена катодна  камера, котора  отделена от полости циркул ционной трубы перегородкой, выполненной из ионообменной мембраны (термин «ионообменна  мембрана использован дл  названи  материала, а не элемента конструкции аппарата). Непосредственно над последней в полости щир-кул  д ионной трубы установлены аноды, а катод установлен в катодной камере, котора  имеет патрубки дл  ввода и вывода очищаемой от ионов т желых металлов воды, причем в верхней части катодна  камера имеет газоотводный трубопровод, а циркул ционна  труба - патрубки дл  ввода очищаемой от ПАВ воды, а также патрубJKH дл  ввода и вывода очищенной воды и катодного газа.

Кроме того, перегородка из ионообменной мембраны выполнена в виде направленного вверх в полость циркул ционной трубы конуса, вершина которого выполнена в виде патрубка, соединенного газоотводным трубопроводом с нижней секцией циркул ционной трубы. Такое выполнение перегородки обеспечивает дополнительно отделение двух вод одн|у от другой и электрический контакт между ними. Выполнение перегородки из ионообменной мембраны обеспечивает миграцию анионов из катодной камеры в циркул ционную трубу (если ионообменна  мембрана - анионообменна ), создава  благопри тные услови  дл  анодного растворени  алюмини . Выполнение перегородки в виде направленного вверх конуса обеспечивает беспреп тственный отвод газа, выдел ющегос  на катоде .

Аноды могут быть собраны в блоки, причем так, что в блоке нижние коицы анодов образуют форму конуса мембраны, и блок установлен с возможностью перемещени  вдоль вертикальной оси циркул ционной трубы. Блок анодов соединен с приспособлением дл  перемещени , которое имеет привод. Такое выполнение анодов дает возможность, во-первых, обеспечить равномерный их износ; во-вторых - одинаковые услови  эксплуатации аппарата на прот жении всего срока службы анодов; в-третьих, отказатьс  от реверсировани  тока, что также стабилизирует на низком уровне энергетические затраты.

Катод выполн ют из меди, никел  или их сплавов, гофрированным или перфорированным и по форме внутреннего сечени  катодной камеры. Катод установлен в катодной камере горизонтально у ее днища.

причем так, что патрубок подачи очищаемой воды расположен под катодом, а патрубок отвода очищаемой воды - над катодом , что обеспечивает понижение катодной плотности тока, по сравнению с анодной , равномерное распределение сточной воды в катодной камере, осаждение металла на поверхности катода, а также образование его гидроокиси.

Днище катодной камеры выполнено полым , например, в виде конуса, в нижней точке которого установлен патрубок с задвижкой , при этом днище установлено на нижнем торце катодной камеры с колыцевым зазором и они св заны между собой общим коллектором, на котором установлен патрубок подвода очищаемой воды. Это дает возможность периодически удал ть накопившийс  в катодной камере

шлам, а такое устройство дл  ввода жидкости обеспечивает равномерный ввод сточной воды в катодную камеру.

Циркул ционна  труба выполнена не из двух, а из трех секций, которые установлены между собой с кольцевым зазором и св заны попарно между собой общими коллекторами, имеющими патрубки. Катодна  камера установлена та1К1же с кольцевым зазором между нижним торцом нижней секции циркул ционной трубы и верхним торцом катодной камеры и св заны между собой общим коллектором, имеющим патрубок, к которому подсоединен газоотводный трубопровод, при этом ввод газа осуществл етс  непосредственно над поверхностью перегородки, прикрепленной к катодной камере с уплотнением. Такое конструктивное решение обеспечивает равномерный ввод очищаемых жидкостей и газа

в циркул ционную трубу и катодную камеру , а также очистку поверхности перегородки от скоагулированных частиц примесей .

Установленный на общем коллекторе,

св зывающем верхнюю и среднюю секции циркул ционной трубы, патрубок соединен с системой подачи сточной воды, содержащей ПАВ, а на общем коллекторе, св зывающем среднюю и нижнюю секции, установлен патрубок рециркул ционного трубопровода . Такое расположение входных патрубков обеспечивает эффективную очистку сточной воды от ПАВ, а также беспреп тственное растворение анодов, так как на

их поверхности не осаждаютс  загр зн ющие вещества, вызывающие пассивацию анодного растворени  металла.

Целесообразно между наружной стенкой отстойника и циркул ционной трубой

размещать кольцевую перегородку, что обеспечивает эффективное отделение твердых скоагулированных частиц от воды в отстойнике, облегчает дальнейшую ее доочисику известными способами, например,

фильтрованием. В верхней части отстойника целесообразно дл  удалени  пены и лучшей работы аппарата устанавливать пеноудал ющее устройство, выполненное, например, в виде мешалки с приводом и патрубком дл  удалени  пены. На чертеже изображена принципиальна  схема аппарата. Аппарат дл  электрохимической очистки сточных вод преимущественно гальванического производства состоит из коаксиально расположенных друг относительно друга отстойника 1 и циркул ционной трубы 2, выполненной разъемной из трех секций: верхней 3, средней 4 и нижней 5. Верх секции 3 циркул ционной трубы 2 размещен в полости отстойника 1, а между наружной стенкой отстойни1ка 1 и циркул ционной трубой 2 имеетс  кольцева  перегородка 6. Секции 3-5 циркул ционной трубы 2 установлены между собой с кольцевым зазором и св заны попарно между собой общими коллекторами 7, 8. Полость отстойника 1 и циркул ционна  труба 2 соединены между собой посредством рециркул ционного трубопровода 9, снабженного зжектирующим устройством 10, которое предназначено дл  перекачивани  очищенной воды из отстойника 1 в нижнюю секцию 5 .циркул ционной трубы 2. Рециркул ционный трубопровод 9 подсоединен к циркул ционной трубе 2 посредством патрубка 11, установленного на общем коллекторе 8, соедин ющим среднюю 4 и нижнюю 5 секции циркул ционной трубы 2. К нижнему торцу нижней секции 5 циркул ционной трубы 2 прикреплена катодна  камера 12, котора  установлена с кольцевым зазором 13 между нижним торцом нижней секции 5 и верхним торцом катодной камеры ;12, св занной с секцией 6 общим коллектором 14. Сверху катодна  камера 12 от полости циркул ционной трубы 2 отделена перегородкой 15, выполненной из ионообменной мембраны, котора  прикреплена к верхнему торцу катодной камеры Ь2 с уплотнением. Перегородка 15 сделана в виде направленного вверх в полость циркул ционной трубы 2 конуса, вершина которого выполнена в виде патрубка 16; к последнему подсоединен газоотводный трубопровод 17, снабженный предохранительным устройством 18 дл  исключени  попадани  жидкости из катодной камеры 12 в циркул ционную трубу 2, к которой газоотводный трубопровод 17 подсоединен посредством патрубка 19,установленного, на общем коллекторе 14. В полости циркул ционной трубы 2 непосредственно над ионообменной мембра ной (перегородкой 16) установлены аноды 20,которые собраны в блок, причем в бло е нижние торцы анодов i20 установлены с динаковым зазором 1-5 мм над перегоодкой 15, образу  при этом форму переородки 15. Блок анодов 20 установлен с озможностью перемещени  вдоль вертиальной оси циркул ционной трубы 2 и оединен с приспосо;блением 21 дл  переещени  блока анодов 20. Приспособление 1 имеет привод (на чертеже не показан). лок анодов 20 подключен к положительному полюсу источника питани  щиной, проход щей через патрубок 22. Сточную воду, содержащую ПАВ, поают через патрубок 23, установленный на общем коллекторе 7 так, что она попадает в циркул ционную трубу 2 над анодами 20. В катодной камере 12 размещен катод 24, выполненный гофрированным и перфорированным из меди, никел  или их сплавов и имеющий форму поперечного сечени  катодной камеры 12. Патрубок 24 установлен горизонтально у днища 26 катодной камеры 12. Патрубок 26 подачи очищаемой сточной воды, содержащей ионы т желых металлов, расположен ниже катода 24, а патрубок 27 отвода очищенной воды - выще катода 24. Патрубок 27 снабжен устройством 28 дл  поддержани  посто нного гидростатического давлени  жидкости в катодной камере 12 независимо от расхода сточной воды, что позвол ет поддерживать посто нным уровень воды в катодной камере 12. Днище 25 катодной камеры 12 выполнено конусным и прикреплено к нижнему торцу катодной камеры 12 с кольцевым зазором. Катодна  камера 12 и днище 25 соединены общим коллектором 29, на котором расположен патрубок 26 подачи очищаемой сточной воды, содержащей ионы т желых металлов. Днище 25 имеет патрубок 30 с задвижкой, предназначенной дл  периодической выгрузки накопившегос  в катодной камере 12 щлама. На боковой стенке днища 25 расположен патрубок 31 с изолирующим уплотнением с токоподводом , через который подводитс  ток к катоду 24. На наружной стенке отстойника 1 расположены патрубки 32, 33, предназначенные дл  отвода очищенной воды, при этом патрубок 33 соединен с рециркул циодным трубопроводом 9. Кольцева  перегородка 6 отстойнижа 1 укреплена с помощью кольца 34, что обеспечивает эффективное отделение пены от очищенной воды. Пена, попадающа  на кольцо 34, сбрасываетс  мещалкой 35 из отстойника 1 через лоток 36. В нижней части отстойника 1 расположен патрубок 37 с задвижкой дл  периодического сбрасывани  накопившегос  шлама. Отстойник 1 сверху закрыт крышкой 38, через которую проходит вал 39 мешалки 35 от привода (не по(казан). Аппарат дл  электрохимической очистки сточных вод преимущественно гальванического производства работает следующим образом.

Перед подачей сточной воды, содержащей ПАВ, полость циркул ционной трубы 2 заполн ют электролитом (слабым раствором хлорида натри  или сол ной кислоты ), в катодную камеру 12 через патрубок 26 подают сточную воду, содержащую ионы т желых металлов (например , Си-+ или др.). После заполнени  аппарата на электроды 20, 24 подают посто нное напр жение и через 20-30 сек через патрубок 23 подают в полость :цир,кзул ционной тр)убы сточную воду, содержащую ПАВ. При этом алюминиевые аноды 20 раствор ютс  в виде ионов А1 . Ионы алюмини  гидролизуютс , образу  поливалентные катионы и гидроокись, котора  полимеризуетс  с образованием зар женных коллоидных частиц. Перечисленные продукты растворени  алюмини  вынос тс  в среднюю секцию 4 циркул ционной трубы 2, где смешиваютс  со сточной водой с ПАВ, взаимодействуют с ними (а также и с другими примес ми) и вызывают их коагул цию . Выдел ющийс  на анодах 20 водород флотирует образовавщиес  агрегаты, которые в виде пены попадают в отстойник 1. Вращающа с  мещалка 35 сбрасывает пену с поверхности воды на .кольцо 34, а затем удал етс  через лоток 36. Часть примесей потоком воды вынос тс  в виде взвеси и отстаиваютс  в отстойнике 1, а затем периодически удал ютс  через патрубок 37 с задвижкой. Очищенна  вода выводитс  из аппарата через п.атрубок 32 либо на дальнейшую доочистку, либо в канализацию .

Часть очищенной воды с помощью эжектирующего устройства 10 из патрубка 33 по рециркул ционному трубопроводу 9 подают в среднюю секцию 4 циркул ционной трубы 2 через патрубок 11. Таким образом , аноды 20 посто нно наход тс  в очищенной воде, что исключает их пассивированде .

В катодной камере 12 происходит осаждение металла на катоде 24, выделение водорода в результате восстановлени  воды. Второй процесс приводит .к подщелачиванию сточной воды. Начина  с определенного значени  рН воды происходит образование гидроокисей т желых металлов, которые нерастворимы в воде. Образовавшуюс  взвесь гидроокиси металла вывод т из .катодной камеры 12 через патрубок 27 и гидростатическое устройство 28, воду подают на дальнейшую доочистку известными способами. Водород, выдел ющийс  на катоде 24, по газоотводному трубопроводу 17 поступает в нижнюю секцию 5 циркул ционной трубы 2 непосредственно над перегородкой 15 и флотирует скоагулировавщие примеси в циркул ционной трубе 2. Накопившийс  в катодной камере 12

шлам через патрубок 30 периодически сбрасывают и направл ют на дальнейшую переработку известными способами.

Применение данного аппарата дл  электрохимической очистки сточных вод преимущественно гальванического производства в народном хоз йстве даст положительный экономический эффект по сравнению с известными. Его применение

позволит одновременно очищать сточные воды гальванического производства от ПАВ и ионов т желых металлов, что в СБОЮ очередь дает возможность отказатьс  от строительства и эксплуатации двух

очистных установок. Кроме того, одновременна  очистка двух видов сточных вод гальванического производства в одном аппарате дает экономию энергетических затрат , так как при этом конструктивном решении наиболее эффективно используютс  как анодный, так и катодный процессы. Выполнение перегородки из ионнообменной мембраны создает благопри тные услови  дл  протекани  анодного процесса, что позволит отказатьс  от расхода реагентов, необходимых дл  активации анодного процесса в известных способах и аппаратах. Перечисленные преимущества предлагаемого аппарата при его использовании в

народном хоз йстве дадут положительный экономический эффект, который обусловлен меньшими .капитальными (необходим только один аппарат, а не два) и эксплуатационными затратами (снижение расхода

электроэнергии, реагентов и уменьшение числа обслуживающего персонала).

Claims (3)

1.Аппарат дл  электрохимической очистки сточных вод, включающий коаксиально расположенные друг относительно друга и соединенные посредством рециркул ционного трубопровода отстойник и выполненную секционной циркул ционную

трубу, в нижней секции которой размещены растворИлМые аноды, отличающийс , тем, что, с целью расширени  области применени  за счет возможности одновременной очистки различных по составу сточных вод, аппарат снабжен катодной камерой , установленной под секцией с растворимыми анодами и отделенной от последней анионообменной мембраной, причем катодна  камера снабжена патр|убками

ввода очищаемой и отвода очищенной воды.

2.Аппарат по п. 1, отличающийс  тем, что катод выполнен из меди, никел  или их сплава.

3. Аппарат по п. 1, отличающийс  тем, что катод выполнен гофрированным или перфорированным.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе/ 1. Патент Великобритании (№ 922148, :жл. 41 (В01К), опублик. 27.03.63. 2. За вка № 2589011/33-26, 05.03.78 ( прототип).