Устройство для очистки сточных вод

Полезная модель относится к области очистки сточных вод предприятий промышленности от ионов тяжелых металлов, в частности ионов никеля Ni²⁺, меди Cu²⁺, цинка Zn ²⁺, железа Fe³⁺ и марганца Mn²⁺, конкретно к электрохимическим устройствам для очистки воды с помощью электролиза и может быть использовано при очистки стоков предприятий в горнодобывающей, металлургической и других отраслях промышленности. Технический результат заключается в повышение производительности устройства за счет улучшения условий коагуляции. Устройство содержит камеру коагуляции с электродной системой с использованием растворимых анодов из алюминия, обеспечивающую ускоренную коагуляцию, а также камеру флотации с конструкцией для сбора флотошлама в верхней ее части. Внизу камеры коагуляции имеется система перемешивания сточной воды (перфорированные трубы с возможностью сообщения с источником сжатого воздуха и воды). Устройство также оснащено трубопроводом подачи сточных вод в электрофлотокоагулятор и трубопроводом отвода очищенной воды.

Полезная модель относится к области очистки промышленных сточных вод предприятий от ионов тяжелых металлов, в частности ионы никеля Ni²⁺, меди Cu²⁺, цинка Zn ²⁺, железа Fe³⁺ и марганца Mn²⁺, конкретно к электрохимическим устройствам для очистки воды с помощью электролиза и может быть использована при очистке промышленных стоков предприятий в горнодобывающей, металлургической и других отраслях промышленности.

Заявляемая полезная модель устройства для очистки сточных вод может быть использована при повышении производительности устройства за счет улучшения условий коагуляции, гарантировано качество очищенной воды.

Известно устройство для очистки природных и сточных вод [Патент RU 2464235, МПК C02F 1/463, опубликовано 20.10.2012], которое содержит электрокоагулятор с электродной системой, контактный фильтр, трубопровод подачи исходной воды, трубопровод отвода фильтрованной воды и трубопровод промывной воды. Электродная система электрокоагулятора выполнена из алюминиевых пластин и встроена в верхнюю часть корпуса контактного фильтра состоящего из двухслойной загрузки в качестве верхнего слоя, в которой используют опоки, дробленные модифицированные марки ОДМ-2Ф крупностью зерен 2,3-3,5 мм, высота слоя составляет 600-700 мм, а в качестве нижнего слоя кварцевый песок с крупностью зерен 0,7-1,5 мм, высотой 600-700 мм, причем электрокоагулятор связан с источником питания.

Общим признаком заявляемой полезной модели с аналогом является наличие электродной системы.

Недостатком этого устройства является то, что данное устройство имеет низкую производительность, сложность конструкции, затрудненность в эксплуатации. Другим недостатком является использование двухслойной загрузки в виде опоки, дробленные модифицированные марки ОДМ-2Ф, крупностью зерен 2,3-3,5 мм, высота слоя составляет 600-700 мм, а в качестве нижнего слоя кварцевый песок с крупностью зерен 0,7-1,5 мм, высотой 600-700 мм, которые являясь расходуемым материалом, имеют ограниченный срок работы, вследствие чего требуют остановки системы очистки и замены загрузки. Опоки и кварцевый песок могут сами являться источником вторичного загрязнения.

Известен способ очистки сточных вод от ионов тяжелых и цветных металлов и устройство для его осуществления [Патент РФ 2453502, МПК 51, C02F 1/46, опубликовано 20.06.2012], содержит корпус, разделенный на секции предварительной электрообработки в виде катодной камеры диафрагменного электролизера и электрофлотационной очистки.

Устройство снабжено трубопроводом, соединяющим секцию электрофлотационной очистки с анодной камерой диафрагменного электролизера, при этом анодная камера снабжена патрубками для ввода щелочной очищенной воды и вывода нейтрализованной воды. Устройство снабжено камерой смешения, расположенной после катодной камеры диафрагменного электролизера, образованной тремя вертикальными переливными перегородками, при этом две последние перегородки по ходу движения очищаемой воды изготавливают из электропроводного материала и используют в качестве электродов. Камера смешения снабжена патрубком, расположенным в нижней ее части предназначенным для ввода раствора реагента n,n-диметил-n-проп-2-енилпроп-2-ен-1-аминий хлорида.

Общим признаком заявляемой полезной модели с аналогом является наличие камеры флотации и приспособления для удаления флотошлама с поверхности воды.

Недостатком аналога является то, что в данном устройстве сложность конструкции вызывает затрудненность в эксплуатации. Другим недостатком являются большие эксплуатационные затраты.

Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является устройство для очистки сточных вод [Патент РФ 2317949, МПК 51 C02F 1/463, опубликовано 27.02.2008], содержащее электрокоагулятор с электродной системой, осветлитель и фильтр, установленные в камере коагуляции, расположенной в осветлителе.

Электрокоагулятор размещен внутри камеры коагуляции в ее верхней части. В средней части камеры коагуляции размещена система, на основании которой может быть выполнен подвод сжатого воздуха и пара через перфорированные трубы с возможностью перемешивания обрабатываемой воды.

Таким образом, описанное устройство для очистки сточных вод, благодаря тому, что оно дополнительно снабжено камерой коагуляции, расположенной в осветлителе, при этом электрокоагулятор размещен внутри камеры коагуляции в ее верхней части, а в средней части камеры коагуляции размещена система перемешивания воды, что является несомненным достоинством известного устройства.

Общими признаками заявляемой полезной модели с прототипом является наличие электрокоагулятора с электродной системой.

Недостатком прототипа является наличие фильтра, установленного в камере коагуляции, который имеет ограниченные сроки работы, вследствие чего требует частой остановки и замены сорбента.

Особенностью полезной модели устройства для очистки сточных вод, отличающей ее от известного, принятого за прототип устройства для очистки сточных вод, является то, что в нижней части камеры электрокоагуляции под электродной системой имеется система перфорированных труб для подачи водо-воздушной смеси, которая сообщена с сатуратором и компрессором.

Кроме того, для повышения производительности устройства камера флотации дополнительно снабжена камерной перегородкой, предназначенной для разделения процессов электрокоагуляции и флотации, а также устройством для сбора флотошлама при локальной циркуляции. Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствие заявляемой полезной модели условию патентоспособности.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается создании устройства для очистки сточных вод.

Технический результат заявляемой полезной модели заключается в повышении степени очистки промышленных сточных вод от ионов тяжелых металлов.

Технический результат достигается тем, что устройство для очистки сточных вод, состоящее из электрокоагулятора, содержащего камеру коагуляции, снабженную электродной системой и камеру флотации, разделенные между собой камерной перегородкой, дополнительно оснащено блоком для сбора флотошлама, размещенным в верхней части камеры флотации, а в нижней части камеры коагуляций расположена система перемешивания очищаемой воды, включающая сатуратор с подключенным компрессором, сообщенный с камерой коагуляции при помощи перфорированных труб.

В отличие от прототипа, заявляемое устройство дополнительно снабжено блоком для сбора флотошлама в верхней части камеры флотации, собирающим С поверхности воды всплывшую дисперсную фазу загрязнений в виде гидроксидов металлов формирующихся в пенный слой (флотошлам) в процессе электрохимической обработки. Ускоренная коагуляция укрупненных примесей заканчивается в камере флотации, способствуя достижению технического результата.

Выполнение системы перемешивания очищаемой воды, включающей сатуратор с подключенным компрессором, сообщенный с камерой коагуляции при помощи перфорированных труб и расположенную в камере коагуляции в нижней ее части, позволяет, кроме перемешивания обрабатываемой воды интенсифицировать процесс коагуляции за счет повышения эффективности столкновения газовых пузырьков водорода и частиц гидроксидов металлов, что тоже способствует Достижению технического результата.

Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствие заявляемой полезной модели условию патентоспособности «новизна».

Объединение камеры коагуляции и камеры флотации в один корпус позволяет одновременно выполнять два технологических процесса: коагуляцию и флотацию.

Полезная модель иллюстрируется чертежом, где на фиг. - схематично представлено устройство для очистки сточных вод.

Устройство для очистки сточных вод представляет собой электрокоагулятор 1, состоящий из камеры коагуляции 2 и камеры флотации 3, разделенных камерной перегородкой 4. Камера коагуляции 2 с электродной системой 5, подключена к источнику постоянного тока 6. В нижней части камеры коагуляции 2 под электродной системой 5 имеется система перемешивания очищаемой воды, включающая сатуратор 7 с подключенным компрессором 8, сообщенный с камерой коагуляции 2 при помощи перфорированных труб, а также блок 9 для сбора флотошлама при локальной циркуляции обрабатываемой воды вместе с коагулированными частицами, высоконапорный насос 10 для подачи очищенной воды в сатуратор 7.

Устройство работает следующим образом: очищаемую воду подают сверху вниз по трубопроводу 11 подачи сточной воды в электрокоагулятор 1 в камеру коагуляции 2, где происходит образование флотошлама. На электродную систему 5 подается напряжение до 22 В, сила тока поддерживается до 0,72 А. Время электрохимической обработки исходной воды 15 мин. В процессе электрохимической обработки при растворении алюминиевых электродов образуются гидроксиды металлов в частности марганца и пузырьки газов, преимущественно водорода. Пузырьки газов захватывают мельчайшие частички шлама и поднимают вверх, где у поверхности воды образуется шлам (коагулянт) содержащий, извлекаемые из воды примеси. Адсорбированные соединения ионов тяжелых металлов, в частности ионы никеля Ni²⁺ , меди Cu²⁺, цинка Zn²⁺, железа Fe ³⁺ и марганца Mn²⁺ на электрогенерированном гидроксиде алюминия с водо-воздушной смесью поступают сразу в камеру флотации 3, где происходит дальнейшая коагуляция указанных загрязнений с применением блока 9 для сбора флотошлама. Основная часть очищенной воды направляется в производство на повторный водооборот, другая часть очищенной воды высоконапорным насосом 10 подается в сатуратор 7 для Создания водо-воздушной смеси системой перемешивания очищаемой воды. В процессе обработки воды отвод некоторого количества шлама в камере флотации 3 может осуществляться переливом 12, также Существует возможность отвода осадка с днища 13 электрокоагулятора 1, установленного под некоторым углом, что обеспечивает повышение эффективности работы устройства.

При электрохимической очистке воды производится ее обеззараживание, улучшаются ее огранолептические показатели, значительно снижается содержание солей тяжелых металлов, в частности ионы никеля Ni²⁺, меди Cu²⁺, цинка Zn ²⁺, железа Fe³⁺ и марганца Mn²⁺.

Использование заявляемой полезной модели позволяет повысить степень очистки сточных вод и обеспечить повышение качества очищенной воды.

Устройство для очистки сточных вод может быть осуществлено на промышленных предприятиях для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, в частности ионы никеля Ni²⁺, меди Cu²⁺, цинка Zn²⁺ , железа Fe³⁺ и марганца Mn²⁺ на предприятиях в горнодобывающей, металлургической и других отраслях промышленности.

Устройство для очистки сточных вод может быть использовано при повышении степени очистки промышленных сточных вод, от ионов тяжелых металлов за счет улучшения условий коагуляции, что позволит обеспечить повышение качества очищенной воды.

Выполнение системы перемешивания очищаемой воды, включающей сатуратор с подключенным компрессором, сообщенный с камерой коагуляции при помощи перфорированных труб, кроме перемешивания очищаемой воды позволяет интенсифицировать процесс коагуляции, что также способствует выполнению поставленной задачи.

Следует отметить, что дополнительное снабжение устройства очистки сточных вод блоком для сбора флотошлама, расположенного выше системы перемешивания воды в камере флотации позволяет осуществлять локальную циркуляцию обрабатываемой воды вместе с коагулированными частицами. Этот дополнительный признак также способствует упрощению технологии очистки воды.

Благодаря объединению камеры коагуляции и камеры флотации в один корпус и дополнительное снабжение устройства для очистки сточных вод блоком для сбора флотошлама, ускоренная коагуляция укрупненных примесей заканчивается в камере флотации, а не в камере коагуляции, как в известном устройстве для очистки сточных вод, выбранном в качестве прототипа. Поэтому производительность устройства может быть увеличена без снижения эффективности очистки воды.

Устройство для очистки сточных вод, состоящее из электрокоагулятора, содержащего камеру коагуляции, снабженную электродной системой, и камеру флотации, разделенные между собой камерной перегородкой, отличающееся тем, что оно дополнительно оснащено блоком для сбора флотошлама, размещенным в верхней части камеры флотации, а в нижней части камеры коагуляции расположена система перемешивания очищаемой воды, включающая сатуратор с подключенным компрессором, сообщенный с камерой коагуляции при помощи перфорированных труб.

РИСУНКИ