СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ


RU (11) 2031855 (13) C1

(51) 6 C02F1/46 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 15.01.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 4930479/26 
(22) Дата подачи заявки: 1991.04.26 
(45) Опубликовано: 1995.03.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Авторское свидетельство СССР N 1611886, кл. C 02F 1/463, 1990. Патент США N 4014766, кл. 204-152, 1977. 
(71) Заявитель(и): Грязнов Николай Константинович[BY]; Егудкин Алевтин Михайлович[BY]; Леонов Авинир Васильевич[BY]; Яновский Лев Петрович[BY]; Яновский Евгений Львович[BY] 
(72) Автор(ы): Грязнов Николай Константинович[BY]; Егудкин Алевтин Михайлович[BY]; Леонов Авинир Васильевич[BY]; Яновский Лев Петрович[BY]; Яновский Евгений Львович[BY] 
(73) Патентообладатель(и): Научно-производственная фирма "Экомодуль" (BY) 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 

Использование: очистка промышленных сточных вод, в том числе гальванических производств, от диспергированных, эмульгированных и растворенных примесей. Сущность изобретения: в сточную воду подают тонко измельченный кокс, перемешивают и направляют одновременно в анодную и катодную камеры устройства. В анодной камере при пропускании воды с коксом через пористый слой частиц железа происходит гальванокоагуляция. При подаче потенциала от внешнего источника (напряжение 6 - 24 В, сила тока 1 - 4 А) отрицательного - на корпус, положительного - на токопровод в анодной камере при наличии полупроницаемой мембраны возникает процесс электроионной сепарации, при которой анионы концентрируются в анодной камере, а катионы - в катодной, активизируя процесс гальванокоагуляции. Одновременно возникает процесс электрокоагуляции. Обработанная вода из обеих камер смешивается, а затем подается на осветление. Способ и устройство позволяет повысить производительность за счет оптимизации протекающих электрохимических процессов, при этом значительно повышается качество обработанной воды. Данный процесс является безреагентным. 2 с.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к обработке воды, в частности к способам и устройствам для очистки промышленных сточных вод, в том числе гальванических производств, и может быть использовано для очистки воды от диспергированных, эмульгированных и растворенных примесей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ очистки сточных вод, включающий пропускание воды через пористый слой частиц железа с предварительным введением катодного вещества в виде измельченного до пылевидного состояния кокса в количестве 2-20 г на 1 м3 воды.

Недостатками такого способа являются недостаточно высокая производительность и степень очистки, а также необходимость дополнительного использования реагентов для доводки рН до и после обработки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство, содержащее электролитическую ячейку, которая состоит из сосуда для приема сточной воды, катода и железного анода, где катод изготовлен из электродного материала, нерастворимого в электролите, а анод - из слоя железных частиц, находящихся в электрическом контакте с электродом, и перфорированного материала, неразрушающегося при электролизе. Установка снабжена также отстойником, предназначенным для разделения воды на очищенную жидкость и осадок.

Недостатками такого устройства являются недостаточно высокая скорость и степень очистки.

Целью изобретения является повышение степени очистки при сокращении ее продолжительности.

Для этого в способе, включающем обработку воды, предварительно смешанной с пылевидным коксом, в электрокоагуляторе при пропускании ее через пористый слой частиц железа с последующим осветлением, обработку ведут в электрокоагуляторе, разделенном на электродные камеры, анодная камера которого заполнена пористым слоем частиц железа, воду пропускают параллельными потоками через электродные камеры при одновременном воздействии на нее электрического тока напряжением 6-24 В и силой тока 1-4 А, полученные анолит и католит смешивают на выходе из электрокоагулятора.

Цель достигается также тем, что в устройстве, содержащем корпус с днищем, катод, анодную камеру, установленную коаксиально корпусу, заполненную металлическим скрапом и снабженную анодным токоподводом, цилиндрическую мембрану, установленную коаксиально корпусу, патрубки ввода и вывода воды, корпус выполнен в виде катода, стенки и днище анодной камеры выполнены перфорированными из диэлектрического материала, а на наружной поверхности катода размещена мембрана, выполненная полупроницаемой, при этом анодная камера и мембрана выполнены на расстоянии от днища корпуса, патрубок ввода воды размещен в верхней части корпуса, а патрубок вывода воды - в нижней части корпуса.

На фиг. 1 представлена схема для осуществления способа очистки сточных вод; на фиг. 2 - конструкция устройства.

Способ очистки сточных вод включает следующие операции.

Сточные воды подаются в емкость 1 усреднителя, где происходит усреднение стоков по составу. Затем в обрабатываемую воду подают катодное вещество в виде водной суспензии, пылевидного кокса и подают во всасывающий патрубок насоса 2, где происходит перемешивание. После чего вода, содержащая катодное вещество, поступает на электрохимическую обработку в блок 3, где происходят следующие физико-химические процессы.

В составе обрабатываемой воды могут находиться следующие катионы и анионы: Ni+2, Cu+2, Zn+2, Fe+2-+3, Cg+2, Su+2, Pb+2 и др.; Cl-1, SO4-3, PO4-3, Cr2O7-2, CO3-2и др. Вода может также содержать взвешенные СПВ и нефтепродукты.

При электрохимической обработке будут протекать следующие процессы.

Вода с содержащимся в ней катодным веществом поступает в анодную камеру (фиг. 2), где осуществляется следующее.

Во время прохождения через пористую массу железа очищаемой воды с катодным веществом, за счет разности электрохимических потенциалов железа и кокса возникает множество короткозамкнутых гальванопар железо - кокс, вызывая в месте контакта и в непосредственной близости от него эффект гальванокоагуляции, т.е. совокупность ряда электрохимических и физических процессов: растворение материала анода - железа и переход его в воде в основном, в виде двухвалентных ионов, электролиз воды, и, как следствие, подкисление прианодного и существенное повышение рН всего объема воды.

Ввиду того, что между анодной и катодной камерами мембрана установлена из пористого полупроницаемого материала, и на металлический скрап дополнительно подается положительный потенциал от внешнего источника тока величиной 6-24 В при силе тока 1-4 А, возникает явление электроионной сепарации, при этом протекают следующие физико-химические процессы.

Катодные процессы, протекающие при электролизе водных растворов, содержащих Zn, Cr, Fe, Cg, Ni, при потенциале близком к 0,41 В включают в зависимости от концентраций раствора и условий электролиза (плотность тока) как восстановление металла, так и выделение водорода.

Так как в рассматриваемом случае концентрации относительно малы, то происходит выделение водорода.

Электрохимическое выделение водорода из кислых растворов происходит вследствие разряда ионов водорода в случае нейтральной и щелочных сред, оно является результатом электрохимического восстановления воды

2Н2O + 2 = H2 + 2OH-.

При пассивном аноде при электролизе водных растворов щелочей, кислородсодержащих кислот и их солей, а также фтороводорода и фторидов, происходит электрохимическое окисление воды с выделением кислорода, в зависимости от рН раствора этот процесс протекает по-разному. В щелочной среде

4OH- = O2 + 2H2O + 4. В кислой среде и нейтральной

2H2O = O2 + 4H+ + 4.

Вследствие наложения напряжения для осуществления электроионной сепарации возникает процесс электрокоагуляции, протекающий параллельно с идущим уже процессом гальванокоагуляции, при этом шестивалентный хром восстанавливается до трехвалентного.

Кроме того, при рН < 1,5 происходит восстановление Сr2O72 и CrO42-в результате катодных электрохимических процессов.

Восстановление бихромат- и хроматионов также происходит ионами двухвалентного железа, образующимися в результате катодного восстановления трехвалентного железа, а также гидрозакисным железом.

В процессе электролиза происходит повышение величины рН вследствие уменьшения концентрации водородных ионов.

Исходя из описанного процесса следует, что ионная сепарация является оптимизирующим фактором протекающего процесса гальванокоагуляции, при этом в качестве анода работает вся поверхность объема металлического скрапа, а роль катода выполняют частицы кокса, находящиеся во взвешенном состоянии в самой очищаемой воде, при этом в параллельно протекающем процессе электрокоагуляции роль анода выполняет боковая поверхность анодной камеры, а роль катода - отрицательный электрод - корпус устройства, т.е. работает как бы 2 анода и 2 катода.

Вода из общих камер, прошедшая электрохимическую обработку, смешивается и поступает на осветление.

Устройство для очистки сточных вод (фиг. 2) содержит корпус 4, в который установлена анодная камера 5, например в виде цилиндра с дном, выполненных из перфорированного электроизоляционного материала, внутрь которого помещен металлический скрап 6. В центре анодной камеры находится токопровод 7, а на поверхности анодной камеры расположена полупроницаемая мембрана 8, например из хлориновой ткани. Пространство между металлическим корпусом и мембраной образует катодную камеру. В нижней части анодная и катодная камеры объединены, образуя смесительную камеру 9 с отводным патрубком.

Устройство работает следующим образом.

Отрицательный потенциал от внешнего источника подается на корпус устройства, а положительный потенциал подается на анод через введенный дополнительный токопровод, расположенный в центре анодной камеры.

Обрабатываемая вода с предварительно введенным катодным веществом одновременно поступает в анодную и катодную камеры.

В анодной камере происходит гальванокоагуляция.

При подаче потенциала от внешнего источника величиной 6-24 В при силе тока 1-4 А вследствие наличия полупроницаемой мембраны возникает процесс электроионной сепарации, при которой концентрируются анионы в анодной камере, а катионы - в катодной, что оптимизирует протекающий процесс гальванокоагуляции. При этом одновременно возникает процесс электрокоагуляции.

Из обеих камер обработанная вода смешивается в смесительной камере и поступает на осветление.

П р и м е р 1.

Проводим очистку производственных сточных вод, содержащих 494 мг/л сухого остатка; хлориды 127,7 мг/л; сульфаты 240, 15 мг/л; никель 3,6 мг/л; кадмий 1,25 мг/л; цинк 10,7 мг/л; железо 1,6 мг/л; медь 18,6 мг/л; хром 80 мг/л; марганец 0,03 мг/л при рН 6,2, в опытной установке с рабочим объемом 1 л с производительностью 160 л/ч, что соответствует продолжительности обработки 0,4 мин вместо 6 мин по прототипу. В обрабатываемую воду вводят катодное вещество в виде водной суспензии кокса из расчета 6 г на 1 м3 воды. После этого вода поступает в блок электрохимической обработки, к которому подводят потенциал от внешнего источника тока 6 В при силе тока 1 А. Затем вода подается на осветление.

После осветления вода получена следующего состава, мг/л: сухой остаток 257; хлориды 89,92; сульфаты 115,22; никель нет; кадмий нет; цинк нет; железо 0,2; медь 0,1; хром нет; марганец нет; рН 8,8.

П р и м е р 2. В отличие от примера 1, подавали потенциал от внешнего источника равный 3,5 В при силе тока 0,5 А.

После обработки вода получена следующего состава, мг/л: сухой остаток 390,4; хлориды 111,2; сульфаты 159,4; никель 0,4; кадмий 0,5; цинк 0,2; железо 0,1; медь 0,34; хром 5,4; марганец нет; рН 0,9.

П р и м е р 3. В отличие от примера 1, подавали потенциал от внешнего источника равный 24 В и силе тока 4 А.

После обработки вода получена следующего состава, мг/л: сухой остаток 212; хлориды 81,82; сульфаты 112,3; никель нет; кадмий нет; цинк нет; железо 37,4; медь 0,05; хром нет; марганец нет; рН 9,0.

П р и м е р 4. В отличие от примера 1, подавали потенциал от внешнего источника 0 В, 0 А, т.е. без наложения потенциала.

После обработки получена вода следующего состава, мг/л: сухой остаток 450,1; хлориды 110,1; сульфаты 167,4; никель 0,2; кадмий 0,5; цинк 0,34; железо 0,15; медь 0,36; хром 12,4; марганец нет; рН 8,7.

П р и м е р 5. В отличие от примера 1, подавали потенциал от внешнего источника равный 30 В и силе тока 5 А.

После обработки получили воду следующего состава, мг/л: сухой остаток 200; хлориды 71,4; сульфаты 110,3; никель 0,1; кадмий нет; цинк нет; железо 81,4; медь 0,05; хром нет; марганец нет; рН 9,1.

Приведенные в примерах конкретного выполнения результаты сведены в таблицу.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство позволяют повысить производительность очистки за счет оптимизации протекающих электрохимических процессов, при этом значительно повышается качество очищенной воды, даже при очень высоких первоначальных концентрациях.

Так, по сравнению с известными способом и устройством, производительность предлагаемого технического решения повышается более чем в 5 раз, при этом максимальный расход энергии не более 1 кВт на 1 м3очищаемой воды.

Кроме того, следует отметить, что данный процесс является безреагентным. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.

1. Способ очистки сточных вод, включающий обработку воды, предварительно смешанной с пылевидным коксом, в электрокоагуляторе при пропускании ее через пористый слой частиц железа с последующим осветлением, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки и сокращения ее продолжительности, обработку ведут в электрокоагуляторе, разделенном на электродные камеры, его анодная камера заполнена пористым слоем частиц железа, воду пропускают параллельными потоками через электродные камеры при одновременном воздействии на нее электрического тока напряжением 6 - 24 В и силой 1 - 4 А, полученные католит и анолит смешивают на выходе из электрокоагулятора.

2. Устройство для очистки сточных вод, содержащее корпус с днищем, катод, анодную камеру, установленную коаксиально корпусу, заполненную металлическим скрапом и снабженную анодным токоподводом, цилиндрическую мембрану, установленную коаксиально корпусу, патрубки ввода и вывода воды, отличающееся тем, что, с целью повышения степени очистки и сокращения ее продолжительности, корпус выполнен в виде катода, стенки и днище анодной камеры - перфорированными из диэлектрического материала, а на наружной поверхности камеры размещена мембрана, выполненная полупроницаемой, при этом анодная камера и мембрана выполнены на расстоянии до днища корпуса, патрубок ввода воды размещен в верхней части корпуса, а патрубок вывода - в нижней части корпуса.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru