Электролизёр для очистки сточных вод

Полезная модель относится к области очистки промышленных сточных от органических соединений и металлов электролизом. Сущность полезной модели заключается в том, что в электролизере для очистки сточных вод, состоящего из корпуса, в котором размещены катод и анод, разделенные диафрагмой, патрубки подвода и отвода воды, электроды электролизера выполнены из электроотрицательных и электроположительных материалов, количеством более двух, образующих параллельные ряды, при этом электроды одинаковой полярности соединены последовательно друг с другом, а между электродами разной полярности подключен вольтметр; межэлектродное пространство заполнено фильтрующим зернистым минеральным материалом; электроотрицательные электроды выполнены из магния, а их количество равно 8; электроположительные электроды выполнены из графита, а их количество равно 8; в качестве фильтрующего материала использован кварцевый песок фракции 1,0-1,6 мм.

Полезная модель относится к области очистки промышленных сточных вод от органических соединений и металлов электролизом.

Известен способочистки сточных вод от ионов тяжелых и цветных металлови устройство для его осуществления, включающее корпус, разделенный на секции предварительной электрообработки в виде катодной камеры диафрагменного электролизера и электрофлотационной очистки (Патент РФ 2453502). Недостатком изобретения является большой объем устройства из-за наличия отдельного блока для предварительной очистки и камеры смешения и дозатора реагентов.

Наиболее близким техническим решением является диафрагменный электролизер для очистки сточных вод (Аксенов В.И., Ладыгичев М.Г., Ничкова И.И., Никулин В.А., Кляйн С.Э., Аксенов Е.В. Водное хозяйство промышленных предприятий: Справочное издание: В 2-х книгах. Книга 1/ Под ред. В.И. Аксенова. - М.: Теплотехник, 2005, стр.359-360). Электролизер содержит корпус, катод, анод, разделенные диафрагмой, и источник постоянного тока. Недостатками изобретения являются высокие энергозатраты и малая эффективность для очистки сточных вод. Электролизер разработан для очистки сточных вод от растворенных примесей (цианидов, роданидов, аминов, спиртов, альдегидов, нитросоединений, азокрасителей, сульфидов, меркаптанов, и др.). Нет направленной очистки сточных вод от металлов, а от органических соединений эффект очистки ниже.

Задачей полезной модели является разработка устройства для очистки сточных вод, обеспечивающего достижение технического результата - снижения энергозатрат и повышения эффективности очистки воды от органических соединений и металлов.

Поставленная задача решается тем, что в электролизере для очистки сточных вод, включающем корпус, в котором размещены катод и анод, разделенные диафрагмой, патрубки подвода и отвода воды согласно полезной модели электроды электролизера выполнены из электроотрицательных и электроположительных материалов, количеством более двух, образуют параллельные ряды, при этом электроды одинаковой полярности соединены последовательно друг с другом, а межэлектродное пространство заполнено фильтрующим зернистым минеральным материалом, в качестве которого использован кварцевый песок фракции 1,0-1,6 мм. При этом электроотрицательные электроды выполнены из магния, а их количество равно 8, электроположительные электроды выполнены из графита, а их количество равно 8.

На фиг.1 приведен электролизер для очистки сточных вод. На фиг.2-4 приведены зависимости остаточных концентраций металлов (Сu, Zn, Ni) от минерализации воды, очищаемой в электролизерах по прототипу и по полезной модели.

Электролизер имеет корпус 1, в котором размещены катод 2 и анод 3, разделенный диафрагмой 4, патрубки подвода 5, 6 и патрубки отвода 7, 8 воды. Электроотрицательные катоды 2 выполнены из магния, электроположительные стержневые электроды 3 выполнены из графита. Межэлектродное пространство заполнено фильтрующим материалом 9 - кварцевым песком. Электроды одинаковой полярности соединены друг с другом проводником. Между электроотрицательными и электроположительными электродами подключен вольтметр 10.

Устройство работает следующим образом. Очищаемая вода подается через патрубки подвода 5 и 6 в нижнюю часть электролизера, между электроотрицательными 2 и электроположительными 3 электродами образуется ЭДС и начинается процесс переноса электрического тока через диафрагму. Под действием электрического поля, положительно заряженные ионы мигрируют к катоду 2, а отрицательно заряженные ионы - к аноду 3. На электродах 2 и 3 происходит переход от ионной проводимости в растворе к электронной проводимости в проводниках. В приэлектродном пространстве происходят окислительно-восстановительные процессы. Кроме того, происходит образование гидроксида магния электрохимическим путем, за счет чего происходит интенсивное хлопьеобразование труднорастворимых соединений на поверхности фильтрующего материала. Фильтрующий материал 9 не только способствует интенсивному хлопьеобразованию, но также сорбирует ионы тяжелых металлов и продукты окисления органических соединений. Далее вода проходит через весь слой фильтрующей загрузки снизу вверх к патрубкам отвода 7 и 8, расположенным в верхней части электролизера, очищаясь от загрязняющих веществ.

Примеры опытов доказывают достижение поставленной задачи, т.е. при очистке сточных вод электролизером энергоэффективность и эффективность очистки повышается с использованием магниевых электродов.

Пример 1.

Готовили растворы NaCl на водопроводной воде с минерализацией от 1 до 50 г/л. В полученные растворы дозировали металлы в виде водорастворимых солей. Исходная концентрация растворов составила для меди 150 мг/л, никеля 550 мг/л, цинка 1000 мг/л. Проводили очистку исходных растворов с изменением скорости обработки от 1 до 15 м/ч и проводили анализ отобранных проб на выходе из электролизера. Данные, полученные для электролизера по полезной модели при скорости обработки воды 5 м/ч при ее минерализации NaCl 1, 5, 10, 50 г/л, сопоставили с данными, полученными опытным путем на электролизере по прототипу при тех же значениях скорости обработки воды и ее минерализации (NaCl). Попутно определяли удельную вырабатываемую энергию электролизером по полезной модели, используя данные замеренных величин силы тока и напряжения, возникающих в электродном блоке. Для точности эксперимента данные величин силы тока и напряжения, генерируемые на электролизере по полезной модели, полностью дублировали на электролизере по прототипу, используя внешний источник постоянного тока. Результаты приведены в таблице 1 и на фиг. 2-4.

Пример 2.

Аналогично готовили растворы красителя метиленового синего с исходной оптической плотностью 0,7. Проводили очистку исходных растворов со скоростью обработки 5 м/ч и проводили анализ отобранных проб на выходе из электролизера. Данные, полученные для электролизера по полезной модели при скорости обработки воды 5 м/ч при ее минерализации NaCl 1, 5, 10, 50 г/л, сопоставили с данными, полученными опытным путем на электролизере по прототипу при тех же значениях скорости обработки воды и ее минерализации (NaCl). Попутно определяли удельную вырабатываемую энергию электролизером по полезной модели, используя данные замеренных величин силы тока и напряжения, возникающих в электродном блоке. Для точности эксперимента данные величин силы тока и напряжения, генерируемые на электролизере по полезной модели, полностью дублировали на электролизере по прототипу, используя внешний источник постоянного тока. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 3.

Готовили растворы NaCl на водопроводной воде с минерализацией от 1 до 50 г/л. В полученные растворы дозировали бензол в химически чистом виде, взбивая эмульсию в закрытом крышкой смесителе со скоростью 800 оборотов в минуту. Исходная концентрация бензола в эмульсии составила 1000 мг/л. Проводили очистку исходных эмульсий со скоростью обработки 5 м/ч и проводили анализ отобранных проб на выходе из электролизера. Данные, полученные для электролизера по полезной модели при скорости обработки воды 5 м/ч при ее минерализации NaCl 1, 5, 10, 50 г/л, сопоставили с данными, полученными опытным путем на электролизере по прототипу при тех же значениях скорости обработки воды и ее минерализации (NaCl). Попутно определяли удельную вырабатываемую энергию электролизером по полезной модели, используя данные замеренных величин силы тока и напряжения, возникающих в электродном блоке. Для точности эксперимента данные величин силы тока и напряжения, генерируемые на электролизере по полезной модели, полностью дублировали на электролизере по прототипу, используя внешний источник постоянного тока. Результаты приведены в таблице 1.

Установлено, что на устройстве по полезной модели очистка воды от - меди, никеля, красителя метиленового синего, бензола выше, чем по прототипу, цинк извлекается с одинаковым эффектом.

При очистке воды по полезной модели происходит генерация электроэнергии, причем с увеличением минерализации величина удельной электроэнергии увеличивается.

1. Электролизер для очистки сточных вод, включающий корпус, в котором размещены катод и анод, разделенные диафрагмой, патрубки подвода и отвода воды, отличающийся тем, что катоды, выполненные из магния, и аноды, выполненные из графита, количеством более двух образуют параллельные ряды, при этом электроды одинаковой полярности соединены последовательно друг с другом, а межэлектродное пространство заполнено фильтрующим зернистым минеральным материалом, в качестве которого использован кварцевый песок фракции 1,0-1,6 мм.

2. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что количество катодов равно 8.

3. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что количество анодов равно 8.