Устройство для очистки сточных вод от поверхностно-активных веществ

Полезная модель относится к устройствам для очистки сточных вод от поверхностно-активных веществ (ПАВ) и может быть использовано при утилизации отработанных моющих растворов предприятий коммунально-бытового обслуживания населения, большинства водоемких производств легкой промышленности, в системах водоочистки производственных процессов химической промышленности, включающих ПАВ в качестве смачивателей, эмульгаторов, стабилизаторов и др., а также для очистки хозяйственно-бытовых стоков.

Поставленный технический результат достигается тем, что в устройстве для очистки сточных вод от поверхностно-активных веществ, содержащем реакционную камеру, выполненную с геометрическими размерами, рассчитанными из условий акустического резонанса вводимых в нее колебаний, с размещенными в ней анодом и ультразвуковой системой, включающей, по меньшей мере, один электроакустический преобразователь и трубчатый волновод-излучатель, согласно предложенной полезной модели, анод выполнен в виде пакета электродов, перпендикулярно поверхности которых в нижней части реакционной камеры размещен трубчатый волновод-излучатель на расстоянии, обеспечивающем наличия кавитации и акустических течений в межэлектродном пространстве, но не допускающем уровня эрозионной активности сверх необходимого для разрушения пассивирующей пленки, образующейся на поверхности металла электродов. Анод выполнен в виде пакета стальных или алюминиевых электродов. Ультразвуковая система включает, по меньшей мере, один акустический преобразователь магнитострикционного или пьезокерамического типа. Устройство может включать, по меньшей мере, два волновода-излучателя, размещенные в нижней части реакционной камеры параллельно друг другу, но перпендикулярно к поверхности электродов на одинаковом от них расстоянии. Ультразвуковая система может включать, по меньшей мере, два электроакустических преобразователя, например пьезокерамического типа, расположенных в нижней части реакционной камеры.

Техническим результатом, обеспечиваемым совокупностью существенных признаков заявляемого устройства, является повышение количества ионов металла, переходящих в раствор в единицу времени, за счет увеличения площади поверхности анода, выполненного в виде пакета, например стальных или алюминиевых, электродов, способствующее росту эффективности очистки воды от ПАВ электрокоагуляцией и позволяющее отказаться от необходимости дополнительного ввода реагентов: коагулянтов, флокулянтов и активирующих добавок.

Полезная модель относится к устройствам для очистки сточных вод от поверхностно-активных веществ (ПАВ) и может быть использовано при утилизации отработанных моющих растворов предприятий коммунально-бытового обслуживания населения, большинства водоемких производств легкой промышленности, в системах водоочистки производственных процессов химической промышленности, включающих ПАВ в качестве смачивателей, эмульгаторов, стабилизаторов и др., а также для очистки хозяйственно-бытовых стоков.

Известны конструкции безнапорных пластинчатых электрокоагуляторов, применяемых для очистки сточных вод, в корпусе которых размещают пакет электродов с параллельным (многопоточные электрокоагуляторы) или последовательным (однопоточные электрокоагуляторы) соединением каналов, образуемых межэлектродным пространством. [Родионов А.И., Клушин В.Н., Систер В.Г. Технологические процессы экологической безопасности. - Калуга: Изд-во Н.Бочкаревой, 2000 г. - с.348.]

Причиной, препятствующей достижению заданного технического результата в известных конструкциях электрокоагуляторов, является пассивация анода оксидной пленкой и электрофоретическим осадком ПАВ, накопление осадка в межэлектродном пространстве, закупорка последнего в случае устойчивого пенообразования. Пассивация ведет к резкому падению тока, текущего через раствор, и, как следствие, к увеличению энергозатрат и снижению эффективности очистки.

Известно устройство для очистки сточных вод от различных по виду и характеру загрязнений в протоке, на котором стоки самотеком последовательно фильтруют, обрабатывают ультразвуком, озонсодержащим газом, электрическим полем, после чего их дочищают ультразвуком, озонсодержащим газом и жестким ультрафиолетовым излучением. [Патент РФ №2089516, МПК 6 С02F 9/00. Способ очистки сточных вод от различных по виду и характеру загрязнений в протоке»; опубл. 10.09.1997 - стр.2-4 описания]

Причиной, препятствующей достижению заданного технического результата в известном устройстве, является то, что обрабатываемая водная среда подвергается воздействию ультразвука и электрического поля последовательно в отдельных секциях установки, не связанных между собою по времени воздействия на обрабатываемую водную среду, что приводит к снижению эффективности очистки при энергозатратах, сопоставимых с работой других установок.

Известно устройство, применяемое в способе очистки сточных вод, содержащее реактор, гидродинамический излучатель, штуцер для ввода в реактор коагулянта, флокулянта и

активирующей добавки, блок для ввода в емкость реактора очищаемой воды, выполненный в виде вращаемой "гребенки", лоток для отвода очищенной воды, лоток для удаления пены, ультразвуковую систему, состоящую из электроакустического преобразователя пьезокерамического или магнитострикционного типов и волновода-излучателя стержневого типа. [Пат. 2214972 РФ, С02F 1/52, С02F 1/36, С02F 1/36, C02F 101/10, C02F 101/20, C02F 101/30, C02F 103/16, C02F 103/22, C02F 103/32. «Способ очистки воды», опубл. 27.10.2003. - стр.2-4 описания]

Причиной, препятствующим достижению заданного технического результата в известном устройстве, является относительно большой расход реагентов, приводящий к повышенной стоимости очистки воды, и недостаточная степень извлечения ПАВ реагентным методом, в том числе в сочетании с наложением ультразвуковых колебаний.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является устройство, содержащее реакционную камеру, выполненную с геометрическими размерами, рассчитанными из условий ее акустического резонанса на рабочей частоте вводимых в очищаемую воду ультразвуковых колебаний, внутренняя поверхность стенки которой является одним из катодов электрохимической ячейки, другим катодом которой является трубка, установленная по центру реакционной камеры, а анодом - перфорированная труба, установленная коаксиально между катодами и закрепленная на реакционной камере, на центральной трубке установлен гидродинамический излучатель, а снаружи реакционной камеры с двух сторон от нее закреплена на одной оси, перпендикулярной к оси реакционной камеры, по крайней мере, одна пара блоков ультразвуковых излучателей, при этом через блок акустической развязки и гидродинамический излучатель к реакционной камере подсоединены системы подачи очищаемой воды, коагулянта с флокулянтом и жидкой активирующей добавки, а также патрубок отвода пенообразного осадка, сверху реакционной камеры также через блок акустической развязки подсоединена камера отвода очищенной воды, а снизу - система подачи газообразной активирующей добавки. [Патент РФ №2214969, МПК 7 C02F 1/463, C02F 1/36, «Способ очистки воды и устройство для его осуществления»; опубл. 27.10.2003. - 9 с.]

Причиной, препятствующей достижению заданного технического результата в известном устройстве, является низкая эффективность очистки воды от ПАВ электрокоагуляцией из-за малого количества коагулянта, получаемого электрохимическим путем, обусловленного недостаточной площадью анодной поверхности.

Техническая задача, на решение которой направлено предлагаемая полезная модель, состоит в увеличение степени очистки воды от ПАВ электрокоагуляцией за счет увеличения площади поверхности электродов.

Поставленный технический результат достигается тем, что в устройстве для очистки сточных вод от поверхностно-активных веществ, содержащем реакционную камеру, выполненную с геометрическими размерами, рассчитанными из условий акустического резонанса вводимых в нее колебаний, с размещенными в ней анодом и ультразвуковой системой, включающей, по меньшей мере, один электроакустический преобразователь и трубчатый волновод-излучатель, согласно предложенной полезной модели, анод выполнен в виде пакета электродов, перпендикулярно поверхности которых в нижней части реакционной камеры размещен трубчатый волновод-излучатель на расстоянии, обеспечивающем наличия кавитации и акустических течений в межэлектродном пространстве, но не допускающем уровня эрозионной активности сверх необходимого для разрушения пассивирующей пленки, образующейся на поверхности металла электродов.

Дополнительные существенные отличия устройства состоят в том, что

- анод выполнен в виде пакета стальных электродов;

- анод выполнен в виде пакета алюминиевых электродов;

- ультразвуковая система включает, по меньшей мере, один акустический преобразователь магнитострикционного или пьезокерамического типа;

- устройство включает, по меньшей мере, два волновода-излучателя, размещенные в нижней части реакционной камеры параллельно друг другу, но перпендикулярно к поверхности электродов на одинаковом от них расстоянии.

- ультразвуковая система включает, по меньшей мере, два электроакустических преобразователя, например пьезокерамического типа, расположенных в нижней части реакционной камеры.

Техническим результатом, обеспечиваемым совокупностью существенных признаков заявляемого устройства, является повышение количества ионов металла, переходящих в раствор в единицу времени, за счет увеличения площади поверхности анода, выполненного в виде пакета, например стальных или алюминиевых, электродов, способствующее росту эффективности очистки воды от ПАВ электрокоагуляцией и позволяющее отказаться от необходимости дополнительного ввода реагентов: коагулянтов, флокулянтов и активирующих добавок.

Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен общий вид предлагаемого устройства для очистки воды от ПАВ.

Устройство для очистки сточных вод от поверхностно-активных веществ включает реакционную камеру 1, выполненную с геометрическими размерами, рассчитанными из условий акустического резонанса вводимых в нее колебаний. В реакционной камере 1 размещен анод, выполненный в виде пакета электродов 2, например стальных или алюминиевых, и

ультразвуковая система, включающая трубчатый волновод-излучатель 3, и по меньше мере, один электроакустический преобразователь 4, магнитострикционного или пьезокерамического типа. Трубчатый волновод-излучатель 3 размещен в нижней части реакционной камеры 1 перпендикулярно поверхности электродов 2 на расстоянии, обеспечивающем наличия кавитации и акустических течений в межэлектродном пространстве, но не допускающем уровня эрозионной активности сверх необходимого для разрушения пассивирующей пленки, образующейся на поверхности металла электродов. Устройство включает также патрубок для ввода очищаемой воды 5, патрубок для слива очищенной воды 6, лоток для сбора пены 7.

Устройство может включать, по меньшей мере, два волновода-излучателя, размещенные в нижней части реакционной камеры параллельно друг другу, но перпендикулярно к поверхности электродов на одинаковом от них расстоянии;

Ультразвуковая система может включать, по меньшей мере, два электроакустических преобразователя, например пьезокерамического типа, расположенных в нижней части реакционной камеры.

Устройство для очистки сточных вод от поверхностно-активных веществ работает следующим образом.

В реакционную камеру 1 через патрубок для ввода очищаемой воды 5 подают сток (очищаемую воду). На волновод-излучатель 3 от электроакустического преобразователя 4, например, магнитострикционного типа, передаются ультразвуковые колебания в частотном диапазоне 20-25 кГц при плотности мощности 1-3 Вт/см² . Пакет электродов 2 подключают к источнику постоянного тока, обеспечивающему значения анодной плотности тока на уровне 0,5-3 А/дм². Очистка сточных вод от ПАВ производится в периодическом режиме. Время обработки стока определяется исходя из начальной концентрации ПАВ. Образующийся в процессе очистки пеноконденсат отводится через лоток для сбора пены 7. Очищенная вода сливается через патрубок 6 и направляется на отстаивание или фильтрацию.

Предлагаемое изобретение обеспечивает увеличение степени очистки воды от ПАВ электрокоагуляцией и позволяет отказаться от необходимости дополнительного ввода реагентов: коагулянтов, флокулянтов и активирующих добавок.

1. Устройство для очистки сточных вод от поверхностно-активных веществ, содержащее реакционную камеру, выполненную с геометрическими размерами, рассчитанными из условий акустического резонанса вводимых в нее колебаний, с размещенными в ней анодом и ультразвуковой системой, включающей, по меньшей мере, один электроакустический преобразователь и трубчатый волновод-излучатель, отличающееся тем, что анод выполнен в виде пакета электродов, перпендикулярно поверхности которых в нижней части реакционной камеры размещен трубчатый волновод-излучатель на расстоянии, обеспечивающем наличия кавитации и акустических течений в межэлектродном пространстве, но не допускающем уровня эрозионной активности сверх необходимого для разрушения пассивирующей пленки, образующейся на поверхности металла электродов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что анод выполнен в виде пакета стальных электродов.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что анод выполнен в виде пакета алюминиевых электродов.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ультразвуковая система включает, по меньшей мере, один акустический преобразователь магнитострикционного или пьезокерамического типа.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что включает, по меньшей мере, два волновода-излучателя, размещенные в нижней части реакционной камеры параллельно друг другу, но перпендикулярно к поверхности электродов на одинаковом от них расстоянии.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ультразвуковая система включает, по меньшей мере, два электроакустических преобразователя, например пьезокерамического типа, расположенных в нижней части реакционной камеры.