Электрофлотатор для очистки высокоминерализованных сточных вод

Полезная модель относится к области очистки сточных вод флотацией с целью извлечения эмульгированных и диспергированных загрязняющих веществ, и может быть использована для очистки сточных вод нефтедобывающих и нефтехимических предприятий.

Задачей полезной модели является разработка устройства для очистки высокоминерализованных сточных вод, обеспечивающего достижение следующего технического результата - снижение затрат электроэнергии на очистку сточных вод.

Сущность полезной модели заключается в том, что в электрофлотаторе для очистки высокоминерализованных сточных вод, содержащем корпус, разделенный на камеру флотации с размещенными в ней электродными блоками из катода и графитового анода, камеру сбора флотационного шлама, камеру ввода и вывода потока и пеносборную перегородку, катоды выполнены из медных стержней; напряжение на электродных блоках составляет 5-10 В.

Полезная модель относится к области очистки сточных вод флотацией с целью извлечения эмульгированных и диспергированных загрязняющих веществ и может быть использована для очистки сточных вод нефтедобывающих и нефтехимических предприятий.

Известен электрофлотатор для очистки сточных вод с электродными блоками, состоящими из графитового анода и стального катода, выполненного в виде пакета сеток (Патент РФ 2102330). Недостатком изобретения являются высокие энергозатраты.

Наиболее близким техническим решением задачи является электрофлотатор с электродами, выполненными в виде цилиндрических графитовых анодов и проволочных катодов, образующих коаксиальную поверхность относительно анода (Патент 1474096). Недостатком изобретения являются высокие энергозатраты.

Задачей полезной модели является разработка устройства для очистки высокоминерализованных сточных вод, обеспечивающего достижение следующего технического результата - снижение затрат электроэнергии на очистку сточных вод.

Поставленная задача решается тем, что в электрофлотаторе для очистки высокоминерализованных сточных вод, содержащем корпус, разделенный на камеру флотации с размещенными в ней электродными блоками из графитового анода и катода, камеру сбора флотационного шлама, камеру ввода и вывода потока, пеносборную перегородку, согласно полезной модели катоды выполнены из медных стержней. Напряжение на электродных блоках составляет 5-10 В.

На фиг.1 приведен эскиз электрофлотатора. На фиг.2 приведена зависимость удельных энергозатрат от минерализации при использовании медного, латунного, графитового и коксопекового катодов, на фиг.3 - зависимость скорости барботажа на медном электроде от напряжения, на фиг.4 - зависимость удельных затрат энергии от напряжения на медном электроде.

Электрофлотатор содержит корпус 1 прямоугольной формы, вертикальные перегородки 2 и 3, пеносборную перегородку 4, устройство 5 вывода очищенной воды, устройство 6 вывода пены. У дна электрофлотатора расположен электродный блок, состоящий из графитового анода 7 и катода 8. Катоды 8 соединены шиной 9. Между анодом 7 и шиной 9 включены индикаторные лампы 10.

На торцевых стенках корпуса 1 расположены патрубок 11 подвода воды и патрубок 12 отвода воды, на устройстве 6 вывода пены расположен патрубок 13 отвода пены.

Вертикальные перегородки 2 и 3 делят корпус электрофлотатора на три камеры: камеру 14 ввода потока, флотационную камеру 15 и камеру 16 вывода потока.

Электрофлотатор работает следующим образом. Очищаемая вода через патрубок 11 поступает в камеру 14 ввода потока, в которой происходит гашение скорости струи. Из камеры 14 через окно в перегородке 2 вода поступает во флотационную камеру 15. Пузырьки газа в процессе барботажа поднимаются вверх, захватывают эмульгированные углеводородные капли и диспергированные твердые частицы, образуют флотационную пену, которая самотечно переваливается через кромки пеносборной перегородки 4, самотечно отводится устройством 6 вывода пены.

Очищенная вода поступает в камеру 16 вывода потока, в которой находится устройство 5 вывода очищенной воды, представляющее собой щелевой патрон, закрепленный на винте, с помощью которого регулируется уровень воды в электрофлотаторе.

В качестве анода 7 использован графит, который нерастворим при анодной поляризации. В качестве катода могут быть использованы любые металлы или углеродсодержащие неметаллы (графит, коксопековая композиция, кокс, углеграфит и др.).

Выбор катода зависит от скорости барботажа на электродах из различного материала. Для металлов теоретически скорость барботажа максимальна для серебра (V_max); для меди скорость барботажа составляет 0,956 V_max, для железа 0,647 V_max, для алюминия 0,544 V_max (Назаров В.Д., Зенцов В.Н., Назаров М.В. Водоснабжение в нефтедобыче. - Уфа: Нефтегазовое дело, 2010. - 447 с., см. табл.34). Отсюда следует, что в качестве катода целесообразно применять медные электроды или их сплавы.

Однако существенный интерес представляют собой неметаллические электропроводные углеродсодержащие электроды, обладающие гидрофобностью, на которых облегчаются условия отрыва газовых пузырьков при электролизе (см. там же, с.104). В качестве таких электродов используют графит и коксопековую композицию.

Пример 1.

Проводили опыты по электролизу раствора хлористого натрия с минерализацией от 1 до 200 г/л. Определяли удельные энергозатраты в зависимости от минерализации при использовании медного, латунного, графитового и коксопекового катодов. Результаты приведены в таблице 1 и на фиг.2.

Установлено, что при минерализации 2,5-200 г/л наименьшие энергозатраты достигнуты при использовании медного катода.

Пример 2. Проводили опыты по барботажу раствора хлористого натрия с минерализацией от 1 до 200 г/л пузырьками газа. Определяли скорость барботажа и удельные энергозатраты в зависимости от напряжения на электродном блоке при использовании медных катодов. Результаты приведены на фиг.3 и фиг.4.

Установлено, что оптимальные значения напряжения на электродных блоках равны 5-10 В. При напряжениях менее 5 В падает скорость барботажа, а при напряжениях более 10 В возрастают энергозатраты.

Примеры опытов доказывают достижение поставленной задачи, т.е. при очистке электрофлотатором сточных вод с минерализацией от 2,5 до 200 г/л с использованием медных электродов энергозатраты снижаются.

Электрофлотатор для очистки высокоминерализованных сточных вод, содержащий корпус, разделенный на камеру флотации с размещенными в ней электродными блоками, состоящими из катода и графитового анода, камеру сбора флотационного шлама, камеру ввода и вывода потока, пеносборную перегородку, отличающийся тем, что катоды выполнены из медных стержней, причем напряжение на электродных блоках составляет 5-10 В.