SU966027A1 - Электролизер - Google Patents

Description

(5) ЭЛЕКТРОЛИЗЕР

1

Изобретение относитс  к очистке сточных вод, в частности к конструкци м электролизеров дл  очистки сточных вод от примесей коллоидно-дисперсного характера: масл ных эмульсий, полимеров, поверхностноактивных веществ и т.п.

Известно техническое решение, предусматривающее электроагул ционную. обработку предварительно подкислен- . ных сточных вод в электролизере с растворимыми электродами 1J.

Подкисление обеспечивает подавление диссоциации эмульгаторов и тем самым снижает агре/ативную устой чивость коллоидно-дисперсных систем. Как правило, дл  подкислени  сточных вод используют концентрированные, минеральные кислоты,  вл ющиес  сильно действующими  довитыми веществами , что требует при обращении с ними дополнительных мер по технике безопасности, Устройства, с помощью которых производ т подкислёние , сложны в исполнении, что обус.ловлено необходимостью футеровки емкостей и коммуникаций, герметизации их и т.п. Кроме того, доставка кислых реагентов, их хранение и ввод в кислотный узел очистной установки представл ют значительные трудности.

Наиболее близким техническим решением  вл етс  электролизер, в котором подкисление сточной воды происходит за счет генерировани  ионов водорода непосредственно в электролизере , что позвол ет отказатьс  от кислотного узла в очистной установке .

В этом электролизере обработка, стоков производитс  а вертикальной колонне, разделенной диафрагмой на две камеры - анодную и катодную. В катодной камере, куда подаетс  водопроводна  или очищенна  вода, при пропускании электрического тока происходит подщелачивание последней за счет выделени  газообразного водорода и накоплени  в электролите ионов гидроксила. В анодной камере снабженной нерастворимым анодом, находитс  кассета, заполненна  железны ми опилками. В этой камере происходит растворение железных опилок, так как кассета представл ет собой бипол рный электрод, а также подкисление сточной воды за счет реакции разложени  воды на нерастворимом аноде. Образовавшиес  растворы из катодной и анодной камер вывод т в смеситель, где происходит их взаи на  нейтрализаци , затем вода, соде жаща  скоагулировавшие примеси, направл етс  в осветлитель дл  доочис ки 2. Недостатком данного решени   вл  етс  то, что в верхней части засыпки возможно образование газообраз ного кислорода за счет электрохимич кого разложени  воды, в результате в верхней части засыпкинакапливаетс  кислота, содержаща  равновесные концентрации ионов железа в гидрозакиси железа. Это приводит к тому, что коагул ци  загр знений на чинаетс  уже в верхней части засыпки . В ходе электролиза происходит загр знение засыпки коагул нтом. Это снижает скорость электрохимического растворени  железа и степен очистки, повыша  напр жение на элек тролизере, хот  это напр жение и бе того высоко за счет бипол рного включени  засыпного электрода. Кроме того, нарушаетс  гидравлический режим очистки. При этом в нижней части засыпки, котора  работает как катод бипол рного электрода, образуетс  щелочь по реакции электрохимического разложени  воды, а у нерастворимого анода - кислота. Кислота и щелочь образуютс  в эквивалентных количест вах и (за счет высоких подвижностей ионов водорода и гидроксила, а также перемешивани  жидкости электродными газами) происходит их взаимна  нейтрализаци  с образованием воды. Таким образом, в нижней части анодной камеры не могут быть созданы услови  дл .коагул ции,.несмотр  на значительные затраты электрической энергии. Поэтому коагул ци  происходит только в верхней части Засыпки , что, как это было показано. резко снижает работоспособность электролизера. В известйой конструкции не обеспечиваетс  также использование газов , выдел ющихс  при электролизе, хот  известно, что такие газы хорошо флотируют загр знени  коллоидно-дисперсного характераf в св зи с чем в схеме очистки предусмотрены смеситель и осветлитель, усложн ющие эту схему. Цель изобретени  - повышение степени очистки сточной воды и экономии электроэнергии. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в электролизере, содержащем корпус, разделенный диафрагмой на катодную камеру.и анодную, снабженную нерастворимым электродом, катод выполнен из металла или сплава , обладающего способностью к химическому растворению в щелочи с образованием коагул нта, например, из алюмини  или дюралюмини , а анод расположен под углом к вертикали . При этом камеры сообщаютс  между собой в верхней и нижней част х, и соотношение об-ьемов катодной и анодной камер составл ет (1:10) (1:15). Предлагаемое соотношение объемов катодной и анодной камер обеспечивает одновременное завершение процесса полного подавлени  диссоциации эмульгаторов в анодной камере, что снижает агрегативную устойчивость колоидно-дисперсной системы, и процесса накоплени  в катодной камере дозы коагул нта, необходимой дл  полной коагул ции сточной воды, наход щейс  в анодной камере. С другой стороны, такое соотношение объ- . емов катодной и анодной камер позвол ет в короткое врем  получать высококонцентрированный раствор щелочи , который способен взаимодействовать с катодом с образованием коагул нта . Выполнение камер сообщающимис  предотвращает нарушение гидростатических и электрических равновесных состо ний в камерах, так как убыль части католита, содержащего коагул нт, в катодной камере самопроизвольно компенсируетс  поступлением в эту камеру снизу такого же объема очищенной воды из анодной камеры.

Наилучшие результаты по глубине очистки получены при наклоне анода к вертикальной оси на угол S 25°Результаты опытов по определению глубины очистки маслоэмульсионных сточных вод и напр жени  на электролизере при различных углах наклона анода и об зательном соотношении объемов катодной и анодной камер 1:10 приведены в табл. 1.

Таблица Как видно из табл. 1, при угле наклона 15-25° концентраци  загр знений составл ет величину, допустимую при сбросе вод на сооружени  биологической очистки. На чертеже представлен предлагаемый электролизер, разрез. Электролизер состоит из корпуса 1 разделенного диафрагмой 2, выполненной из диэлектрического материала, н дне камеры - анодную 3 и катодную t. Камера 3 снабжена нерастворимым анодом 5, например из графита, установленным под углом к вертикали, а камера А - катодом 6, например из алюмини . Камера 3 выполнена с бункером 7 дл  сбора осадка и снабжена пеноснимателем 8 и пеноприемником 9. Тру бопровод 10 предназначен дл  подачи очищаемой жидкости в камеру 3, а тру бопровод 11 - дл  отведени  очищенной жидкости за пределы электролизера . Камеры 3 и сообщаютс  через снабженный вентилем 12 патрубок 13. Камера снабжена трубопроводом 14 с вентилем 15 дл  подачи в нее водопро водной воды. Дл  принудительного перемещени  католита в анодную камеру

660276

3 используетс  устройство 16 и переливной патрубок 17.

Электролизер работает следующим образом.

5 Камеру 3 по трубопроводу 10 заполн ют сточной водой, а камеру Ц по трубопроводу Ц при открытом вентиле

15 - водопроводной водой. При ЭТОМ

вентиль 12 патрубка 13 закрыт. После to заполнени  камер 3 и до уровн  пеносборника 9 подачу жидкостей преОбразующимс  на катоде газообразным водородом коагул нт выноситс  в верхнюю часть катодной камеры 4. Одновременно с электролизом начинаетс  подпитка камеры 4 по трубопроводу 1Ц при открытом вентиле 15 чистой водой. В результате этого католит, насыщенный коагул нтом, по переливному пат-, рубку 17 самопроизвольно перетекает в нижнюю зону анодной камеры 3, где встреча сь с идущими ему навстречу через всю толщину жидкости анодными газами, например кислородом смешиваетс  с подкисленным анолитом, вызыва  коагул цию загр знений в хлопь , выносимые на поверхность жидкости анодными газами в виде пены. Последн   затем удал етс  пеноснимателем 8 в пеноприемник 9. В результате добавлени  в катодную камеру 4 чистой воды и перетока части католита в анодную камеру 3 часть анолита из нижней зоны камеры 3 со скоростью, равной скорости добавлени  чистой воды в камеру k, начинает самопроизвольно выходить по трубопроводу 11 дл  отведени  очищенной жидкости за пределы электролизера . После этого начинаетс  подача сточной воды по трубопроводу 10 в анодную камеру 3. В верхней части анодной камеры происходит подавление дис социации эмульгаторов в перемещающем с  вниз объеме анолита, в средней коагул ци  загр знений и затем - их флотаци , так что в нижней части вода оказываетс  осветленной (очищенной ) . Как только из трубопровода 11 начнет выходить чиста  вода, вентиль 15 закрываетс  и подача водопроводной воды в катодную камеру k по трубопроводу 1 прекращаетс ; открывает с  вентиль 12 патрубка 13 и католит под действием устройства 16 дл  принудительной подачи поступает в анодную камеру 3. После этого процесс ведут непрерь1 но: в анодную камеру 3 поступает сто на  вода, подлежаща  очистке. После электрообработки очищенна  вода со скоростью, равной скорости ее подачи в камеру 3, самопроизвольно выСила тока, А Напр жение, В

Концентраци  дисперсной фазы в очищенной воде, мг/л

Как видно из табл. 2, после 10 ч работы известного устройства напр - жение на электродах увеличиваетс  в 2 раза и примерно в 70 раз увеличиваетс  концентраци  дисперсной фазы в очищенной сточной воде по сравнению с 1 ч работы, тогда как при работе предлагаемого устройства в те .чение того же времени снижени  эффекта очистки и повышени  напр жени  практически не наблюддетс .

5 8.2

5

5 8

22

2000

20

Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает значительную экономию электроэнергии, стабильность процесса и повышает степень очистки сточной воды. Кроме того, оно исключает необходимость использовани  смесител  и осветлител , что упрощает технологическую схему очистки.

Результаты экспериментальной проверки работы предлагаемого устройства на сточных водах разных категорий прив дены в табл. 3. ходит по трубопроводу 11 за пределы электролизера. Одновременно с помощью устройства 16 перемещают в анодную камеру 3 необходимое количество католита (коагул нта), причем его убыль самопроизвольно компенсируетс  поступлением в катодную камеру Ц очищенной воды, переход щей туда по патрубку 13. Циркул ци  католита, ведуща с  с задаваемой скоростью, не нарушает гидростатических и электрических равновесий и материального баланса в камерах 3 и k, так как эта циркул ци  происходит по замкнутому кольцевому контуру внутри электролизера. В табл. 2 представлены результаты очистки маслоэмульсионных сточных вод с исходной концентрацией дисперсной фазы 30 г/л, проведенные в гальваностатическомрежиме на модел х известного и предлагаемого электролизеров .. Таблица 2

Claims (2)

1. Концентраци  дисперсной фаКак видно из табл. 3 степень очист ки этих сточныхвод от содержащихс  в них загр знений составл ет 98-99%. Применение предлагаемого изобретени  позвол ет эффективно очищать различные типы сточных вод с высокой степенью очистки при сравнительно небольшом расходе энергии на проведение процесса. Формула изобретени  Электролизер дл  очистки сточных вод, содержащий корпус, (атод и анод, выполненный из нерастворимого материала , диефрагму, раздел ющую электро ды и образующую катодную и анодную камеры, и патрубки ввода и вывода сточных вбд, отличающийс  тем, что, с целью снижени  расхода энергии и повышени  степени очистки, катод выполнен из алюмини  или его сплава и размещен вертикально, анод расположен под углом 1525 к вертикальной оси корпуса, соотношение объе мов катодной и анодной камер составл ет (1:10) - (1:15) и они снабжены элементами дл  перетока в верхней и нижней част х. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР W 513655, кл. С 02 F 1/А6, 1978.
2. 2.За вка Японии № 52-27 б1, кл. С 02 С 5/12, 1977 (прототип).

   ,

   Стчио Ш&

   11