Ресиублии (61) Дополнительное к авт, свид-вувЂ” (22) Заявлено 27.12.79 (21) 2859167/23-26 (51)М,,Кл. С02 F146 с присоединением заявкивЂ” (23) ПриоритетвЂ” (43) Опубликовано 15.04.82. Бюллетень № 14 .(45) Дата опубликования описания 15.04.82 Государстеенный коиитет

СССР яо ленам изобретений н открытий (53) УДК 663.63.087 (088.8) (72) Авторы юобретения

Г. В. Слепцов, Н. Н. Дыханов, М. М. Назарян, В. Е. Генкин, 1О. М. Опарин, А. П. Довгопол, Е.В. Курган и Ю. А. Чмелев (71) Заявители

Всесоюзный научно-исследовательский институт по охране вод и Харьковский ордена Ленина политехнический институт имени В. И. Ленина (54) АППАРАТ ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОИ

ОЧ ИСТКИ СТОЧ НЫХ ВОД

Изобретение относится к электрохимической очистке промышленных сточных вод, образующихся в гальваническом производстве, и может быть использовано на предприятиях машиностроительной, металлообрабатывающей и других отраслей промышленностии.

Технология гальванического производства предусматривает промывку обрабатываемых деталей водопроводной водой после обезжиривания поверхности растворами моющих средств, содержащих поверхностно-активные вещества (IIAB), а также после нанесения гальванопокрытия.. На каждой из этих стадий образуются сточные воды, содержащие ПАВ, ионы тяжелых металлов и другие вещества. Как правило, .концентрации загрязняющих веществ в сточных водах превышают предельно допустимые и поэтому их очистка необходима.

Известен аппарат, в котором производится очистка сточных вод в его анодном и катодном отделениях с использованием нерастворимых электродов (1). Однако эффективность очистки от ПАВ в нем малая.

Наиболее близким z изобретению по технической сущности и достигаемому результату является аппарат для электрохимической очистки сточных вод, включающий коаксиально расположенные друг относительно друга и соединенные посредством рециркуляционного трубопровода отстойник и выполненную секционной циркуляционную трубу, в нижней секции которой размещены растворимые аноды (2).

Этот аппарат очищает загрязненные жидкости, содержащие эмульсии, взвеси или поверхностно-активные вещества. Однако конструкция этого аппарата не поз10 воляет эффективно очищать различные сточные воды гальванического производства (например, содержащие ПАВ и ионы тяжелых металлов и т. д.), Целью изобретения является расширение области применения аппарата за счет возможности одновременной очистки различных по составу сточных вод.

Поставленная цель достигается тем, что аппарат для электрохимической очистки

20 сточных вод, включающий коаксиально расположенные друг относительно друга и соединенные посредством рециркуляционного трубопровода отстойник и выполненную секционной циркуляционную трубу, в

25 нижней секции которой размещены растворимые аноды, снабжен катодной камерой, установленной под секцией с растворимыми анодами и отделенной от нее анионообменной мембраной, причем катодная ка30 мера снабжена патрубками ввода очищае864741 мой и отвода очищенной воды. Катод может быть выполнен гофрированным или перфорированным из меди, никеля или их сплава.

Аппарат сконструирован следующим образом.

К нижнему торцу циркуляционной трубы дополнительно прикреплена .катодная камера, которая отделена от полости циркуляционной трубы перегородкой, выполненной из ионообменной мембраны (термин «ионообменная мембрана» использован для названия материала, а не элемента конструкции аппарата), Непосредственно над последней в полости циркуляционной трубы установлены аноды, а катод установлен в катодной камере, которая имеет патрубки для ввода и вывода очищаемой от ионов тяжелых металлов воды, прячем в верхней части катодная камера имеет газоотводный трубопровод, а циркуляционная труба вЂ” патрубкп для ввода очищаемой от ПАВ воды, а также патрубжи для ввода и вывода очищенной воды и .катодного газа.

Кроме того, перегородка из ионообмен:ной мембраны выполнена в виде направленного вверх в полость циркуляционной трубы конуса, вершина которого выполнена в виде патрубка, соединенного газоотводным трубопроводом с нижней секцией циркуляционной трубы. Такое выполнение перегородки обеспечивает дополнительно отделение двух вод одну от другой и электрический контакт между ними..Выполнение перегородки из ионоабменной мембраны обеспечивает миграцию анионов из zaтодной камеры в циркуляционную трубу (если ионообменная мембрана вЂ” анионообменная), создавая благоприятные условия. для анодного растворения алюминия. Выполнение перегородки в виде направленного вверх конуса обеспечивает беспрепятственный отвод газа, выделяющегося на катоде.

Аноды могут быть собраны в блоки, причем так, что в блоке нижние концы анодов образуют форму конуса мембраны, и блок установлен с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси циркуляционной трубы. Блок анодов соединен с приспособлением для перемещения, которое имеет привод. Такое выполнение анодов дает возможность, во-первых, обеспечить равномерный их износ; во-вторыхвЂ” одинаковые условия эксплуатации апп ар ата на протяжении всего срока службы анодов; в-третьих, отказаться от реверсирования тока, что также стабилизирует на низком уровне энергетические затраты.

Катод выполняют из меди, никеля или их сплавов, гофрированным или перфорированным и по форме внутреннего сечения катодной камеры. Катод установлен в катодной камере горизонтально у ее днища, 5

65 причем так, что патрубок подачи очищаемой воды расположен под катодом, а патрубок отвода очищаемой воды вЂ” над катодом, что обеспечивает понижение жатодной плотности тока, по сравнению с анодной, равномерное распределение сточной воды в катодной,камере, осаждение металла на поверхности катода, а также образование его гидроокыси.

Днище катодной камеры выполнено полым, например, в виде конуса, в нижней точке которого установлен патрубок с задвижкой, при этом днище установлено на нижнем торце катодной камеры с колыцевым зазором и они связаны между собой общим коллектором, на .котором установлен патрубок подвода очищаемой воды.

Это дает возможность периодически удалять накопившийся в катодной камере шлам, а такое устройство для ввода жидкости обеспечивает равномерный ввод сточной воды в катодную камеру.

Циркуляционная труба выполнена не из двух, а из трех секций, которые установлены между собой с кольцевым зазором и связаны попарно между собой общими коллекторами, имеющими патрубки. Катодная камера установлена также с,кольцевым зазором между нижним торцом нижней секции циркуляционной трубы и верхним торцом катодной камеры и связаны между собой общим коллектором, имеющим патрубок, к которому подсоединен газоотводный трубопровод, при этом ввод газа осуществляется непосредственно над поверхностью перегородки, прикрепленной к катодной камере с уплотнением. Такое конструктивное решение обеспечивает равномерный ввод очищаемых жидкостей и газа в циркуляционную трубу и катодную камеру, а также очистку поверхности перегородки от скоагулированных частиц примесей.

Установленный на общем коллекторе, связывающем верхнюю и среднюю секции циркуляционной трубы, патрубок соединен с системой подачи сточной воды, содержащей ПАВ, а на общем .коллекторе, связывающем среднюю и нижнюю секции, установлен патрубок рецир|куляционного трубопровода. Такое расположение входных патрубков обеспечивает эффективную очистку сточной воды от ПАВ, а также беспрепятственное растворение анодов, так .как на их поверхности не осаждаются загрязняющие вещества, вызывающие пассивацию анодного растворения металла.

Целесообразно между наружной стенкой отстойника и циркуляционной трубой размещать кольцевую перегородку, что обеспечивает эффективное отделение твердых скоагулированных частиц от воды в отстойнике, облегчает дальнейшую ее доочистку известными способами, например, фильтрованием. 864741 одинаковым зазором 1 вЂ” 5 мм над перегородкой 15, образуя при этом форму перегородки 15. Блок анодов 20 установлен с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси циркуляционной трубы 2 и соединен с приспособлением 21 для перемещения блока анодов 20, Приспособление

21 имеет привод (на чертеже не показан).

10 Блок анодов 20 подключен к положительному полюсу источника питания шиной, проходящей через патрубок 22.

Сточную воду, содержащую ПАВ, подают через патрубок 23, установленный на общем:коллекторе 7 так, что она попадает в циркуляционную трубу 2 над анодами 20.

В катодной камере 12 размещен катод

24, выполненный гофрированным и перфорированным из меди, никеля или их сплавов

2О и имеющий форму поперечного сечения катодной камеры 12. Патрубок 24 установлен горизонтально у днища 25 катодной камеры 12. Патрубок 26 подачи очищаемой сточной воды, содержащей ионы тяжелых

25 металлов, расположен ниже катода 24, а патрубок 27 отвода очищенной водывЂ” выше катода 24. Патрубок 27 снабжен устройством 28 для поддержания постоянного гидростатического давления жидкости в зo катодной камере 12 независимо от расхода сточной воды, что позволяет поддерживать постоянным уровень воды в псатодной камере 12. Днище 25 катодной камеры 12 выполнено конусным и прикреплено к нижнему торцу катодной камеры 12 с кольцевым зазором. Катодная камера 12 и днище

25 соединены общим коллектором 29, на котором расположен патрубок 26 подачи очищаемой сточной воды, содержащей ио4о ны тяжелых металлов. Днище 25 имеет патрубок 30 с задвижкой, предназначенной для периодической выгрузки накопившегося в катодной камере 12 шлама. На боковой стенке днища 25 расположен патрубок

45 31 с изолирующим уплотнением с токоподводом, через который подводится ток к катоду 24, На наружной стенке отстойника 1 расположены патрубки 32, 33, предназначен50 ные для отвода очищенной воды, при этом патрубок 33 соединен с рсциркуляционным трубопроводом 9. Кольцевая перегородка

6 отстойника 1 укреплена с помощью кольца 34, что обеспечивает эффективное отде55 ление пены от очищенной воды. Пена, попадающая на кольцо 34, сбрасывается мешалкой 35 из отстойника 1 через лоток 36.

В нижней части отстойника 1 расположен патрубок 37 с задвижкой для периодичес6о кого сбрасывания - накопившегося шлама.

Отстойник 1 сверху закрыт крышкой 38, через которую проходит вал 39 мешалки

35 от привода (не показан).

Аппарат для электрохимической очист65 ки сточных вод преимущественно гальваВ верхней части отстойника целесообразно для удаления пены и лучшей работы аппарата устанавливать пеноудаляющее устройство, выполненное, например, в виде мешалки с приводом и патрубком для удаления пены.

На чертеже изображена принципиальная схема аппарата.

Аппарат для электрохимической очистки сточных вод преимущественно гальванического производства состоит из коаксиально расположенных друг относительно друга отстойника 1 и циркуляционной трубы 2, выполненной разъемной из трех секций: верхней 3, средней 4 и нижней 5. Верх секции 3 циркуляционной трубы 2 размещен в полости отстойника 1, а между наружной стенкой отстойника 1 и циркуля,ционной трубой 2 имеется кольцевая перегородка 6.

Секции 3 вЂ” 5 циркуляционной трубы 2 установлены между собой с кольцевым зазором и связаны попарно между собой общими коллекторами 7, 8.

Полость отстойника 1 и:циркуляционная труба 2 соединены между собой посредством рециркуляционного трубопровода 9, снабженного эжектирующим устройством 10, которое предназначено для перекачивания очищенной воды из отстойника

1 в нижнюю секцию 5,циркуляционной трубы 2.

Рециркуляционный трубопровод 9 подсоединен к:циркуляционной трубе 2 посредством патрубка 11, установленного на общем коллекторе 8, соединяющим среднюю

4 и нижнюю 5 секции циркуляционной трубы 2. К нижнему торщу нижней секции 5 циркуляционной трубы 2 прикреплена катодная камера 12, которая установлена с кольцевым зазором 13 между нижним торцом нижней секции 5 и верхним торцом катодной.камеры .12, связанной с нижней секцией 6 общим коллектором 14. Сверху катодная камера 12 от полости циркуляционной трубы .2 отделена перегородкой 15, выполненной из ионообменной мембраны, которая прикреплена к верхнему торцу катодной .камеры 12 с уплотнением. Перегородка 15 сделана в виде направленного вверх в полость циркуляционной трубы 2 конуса, вершина, которого выполнена в виде патрубка 16; z последнему подсоединен газоотводный трубопровод 17, снабженный предохранительным устройством

18 для исключения попадания жидкости из катодной камеры 12 в циркуляционную трубу 2, к которой газоотводный трубопровод 17 подсоединен посредством патрубка

19, установленного. на общем коллекторе

14.

В полости циркуляционной трубы 2 непосредственно над ионообменной мембраной (перегородкой 16) установлены аноды

20, которые собраны в блок, причем в блоке нижние торцы анодов 20 установлены с

864741 нического производства работает следующим образом.

Перед подачей сточной воды, содержащей ПАВ, полость циркуляционной трубы

2 заполняют электролитом (слабым раствором хлорида натрия или соляной кислоты), в катодную камеру 12 через патрубок 26 подают сточную воду, содержащую ионы тяжелых металлов (например Ni +, Cu -+ или др.)..После заполнения аппарата на электроды 20, 24 подают постоянное напряжение и через 20 вЂ” 30 сек через патрубок 23 подают в полость .циркуляционной трубы сточную воду, содержащую ПАВ.

При этом алюминиевые аноды 20 растворяются в виде ионов А1 . Ионы алюминия гидролизуются, образуя поливалентные катионы и гидроокись, 1которая полимеризуется с образованием заряженных коллоидных частиц. Перечисленные продукты растворения алюминия выносятся в среднюю секцию 4 циркуляционной трубы

2, где смешиваются со сточной водой с

ПАВ, взаимодействуют с ними (а также и с другими примесями) и вызывают их коагуляцию. Выделяющийся на анодах 20 водород флотирует образовавшиеся агрегаты, которые в виде пены попадают в отстойник 1. Вращающаяся мешалка 35 сбрасывает пену с поверхности воды на .кольцо

34, а затем удаляется через лоток,36. Часть примесей потоком воды выносятся в виде взвеси и отстаиваются в отстойнике 1, а затем периодически удаляются через патрубок 37 с задвижкой. Очищенная вода выводится из аппарата через патрубок 32 либо на дальнейшую доочистку, либо в канализацию.

Часть очищенной воды с помощью эжектирующего устройства 10 из патрубка

33 по рециркуляционному трубопроводу 9 подают в среднюю секцию 4,циркуляционной трубы 2 через патрубок 11. Таким образом, аноды 20 постоянно находятся в очищенной воде, что исключает их пассивирование.

В катодной камере Ii2 происходит осаждение металла на катоде 24, выделение водорода в результате восстановления воды.

Второй процесс приводит к подщелачиванию сточной воды. Начиная с определенного значения рН воды происходит образование гидроокисей тяжелых металлов, которые нерастворимы в воде. Образовавшуюся взвесь гидроокиси металла выводят из .катодной камеры 12 через патрубок 27 и гидростатическое устройство 28, воду подают на дальнейшую доочистку известными способами. Водород, выделяющийся на катоде 24, по газоотводному трубопроводу

17 поступает в нижнюю сеицию 5 циркуляционной трубы 2 непосредственно над перегородкой 15 и флотирует скоагулировавшие примеси в циркуляционной трубе

2. Накопившийся в катодной камере 12

65 шлам через патрубок 30 периодически сбрасывают и направляют на дальнейшую переработку известными спосо|бами.

Применение данного аппарата для электрохимической очистки сточных вод преимущественно гальванического производства в народном хозяйстве даст положительный экономический эффект по сравнению с известными. Его применение позволит одновременно очищать сточные воды гальванического производства от

ПАВ и ионов тяжелых металлов, что в свою очередь дает возможность отказаться от строительства и эксплуатации двух очистных установок. Кроме того, одновременная очистка двух видов сточных вод гальванического производства в одном аппарате дает экономию энергетических затрат, так как при этом конструктивном решении наиболее эффективно используются как анодный, так и катодный процессы.

В ыполнение перегородки из ионнообменной мембраны создает благоприятные условия для протекания анодного процесса, что позволит отказаться от расхода реагентов, необходимых для активации анодного процесса в известных способах и аппаратах.

Перечисленные преимущества предлагаемого аппарата при его использовании в народном хозяйстве дадут положительный экономический эффект, который обусловлен меньшими .капитальными (необходим только один аппарат, а не два) и эксплуатационными затратами (снижение расхода электроэнергии, реагентов и уменьшение числа обслуживающего персонала).

Формула изобретения

1. Аппарат для электрохимической очистки сточных вод, включающий коаксиально расположенные друг относительно друга и соединенные посредством рециркуляционного трубопровода отстойник и выполненную секционной циркуляционную трубу, в нижней секции которой размещены растворимые аноды, о т л и ч а ю щ и йся. тем, что, с целью расширения области применения за счет возможности одновременной очистки различных по составу сточных вод, аппарат снабжен катодной камерой, установленной под секцией с растворимыми анодами и отделенной от последней анно нообменной мембраной, причем катодная камера снабжена патрубками ввода очищаемой и отвода очищенной воды.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что катод выполнен из меди, никеля или их сплава.

3. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что катод выполнен гофрированным или перфорированным.

Источники информацци, принятые во внимание при экспертизе

864741.10.

Составитель В. Богдановская

Техред И. Пенчко Корректор И. Осиновская

Редактор И; Гохфельд :.Заказ 361 272 Изд. № 130 Тираж 979 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР .по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5Ê-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

1. Патент Великобритании № 922148, .ткл. 41 (В01К), опублик. 27.03.63.

2. Заявка № 258901 ЦЯ3-26, 05.03.78 (прототип).