ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД


RU (11) 2048450 (13) C1

(51) 6 C02F1/461 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие 

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

(21) Заявка: 5020346/26 
(22) Дата подачи заявки: 1991.12.29 
(45) Опубликовано: 1995.11.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Фиошин М.Л., Смирнова М.Г. Электросинтез окислителей и восстановителей. Л.: Химия, 1981, с.63. 
(71) Заявитель(и): Ульяновское высшее военно-техническое училище им.Богдана Хмельницкого 
(72) Автор(ы): Кирпичников В.Н.; Литвиненко А.Н.; Кузора Т.В.; Клинков А.Б. 
(73) Патентообладатель(и): Ульяновское высшее военно-техническое училище им.Богдана Хмельницкого 

(54) ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД 

Устройство для электроочистки жидкостей, содержащее корпус, снабженный системой сбора и удаления пены, входным и выходным патрубками, с размещенными в нем секциями электродов, выполненных из растворимого при электролизе материала и расположенных перпендикулярно потоку очищаемой жидкости, дополнительно снабжено по крайней мере одним автономным блоком с секциями электродов из растворимого и/или нерастворимого при электролизе материала и по крайней мере тремя гидрозатворами, установленными на входе, выходе и между блоками с секциями электродов. Все электроды выполнены одинаковыми. Нечетные электроды установлены герметично с днищем и боковыми стенками, а четные герметично только с боковыми стенками корпуса. Нечетные и четные электроды смещены по высоте относительно друг друга. Зазор между днищем корпуса и нижней кромкой четных электродов равен высоте выступающей части этих же электродов над уровнем жидкости и расстоянию между соседними электродами. Оси входного и выходного патрубков находятся на одном уровне с верхней кромкой нечетных электродов. Днища всех секций электродов и гидрозатворов оборудованы трубопроводными коммуникациями с запорной арматурой. 1 з. п. ф-лы, 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области очистки жидкостей и может быть использовано для глубокой очистки промышленных стоков.

Известен электролизер для очистки сточных вод, содержащий корпус в виде прямоугольного открытого бака, оборудованный входным и выходным патрубками, внутри которого размещен блок с секциями электродов одинакового размера, выполненных из нерастворенного при электролизе материала и расположенных пеpпендикулярно потоку очищаемой жидкости и гидрозатворы, установленные на входы и выходы из электролизера.

Данная конструкция не обеспечивает достаточную степень очистки сточных вод производства красителей и некоторых других производств от загрязнителей. Во-первых, электроды выполнены только из одного, не растворимого при электролизе материала, что сужает функциональные и технологические возможности электролизера. Во-вторых, способ крепления электродов и их конструкция придают режиму течения жидкости турбулентный характер. Жидкость в электролизере-прототипе движется не только зигзагообразно, но и прямоточнно, за счет чего режим течения ее нарушается. На выходе из отверстия происходит зввихрение потока, а следовательно, перемешивание очищенной жидкости с частью выделенных из нее загрязнителей. Эффективность очистки по вышеуказанной причине существенно понижается.

Цель изобретения повышение степени очистки жидкостей и расширение функциональных и технологических возможностей устройства.

Эта цель достигается с помощью устройства для электроочистки жидкостей, содержащего корпус, снабженный системой сбора и удаления пены, входным и выходным патрубками, с размещенными в нем блоками с секциями электродов, выполненных из растворимого и/или нерастворимого при электролизе материала и расположенных перпендикулярно потоку очищаемой жидкости, которое дополнительно снабжено по крайней мере одним автономным блоком с секциями электродов и по крайней мере тремя гидрозатворами, установленными на входе, выходе и между блоками с секциями электродов. Все электроды выполнены одинаковыми, причем нечетные электроды установлены герметично с днищем и боковыми стенками, а четные герметично только с боковыми стенками корпуса. Нечетные и четные электроды смещены по высоте относительно друг друга. Зазор между днищем корпуса и нижней кромкой четных электродов равен высоте выступающей части этих же электродов над уровнем жидкости и расстояние между соседними электродами. Оси входного и выходного патрубков находятся на одном уровне с верхней кромкой нечетных электродов. Днища всех секций электродов и гидрозатворов оборудованы трубопроводными коммуникациями с запорной арматурой.

Система сбора и удаления пены представляет собой пеносъемный механизм, установленный на подвижной раме наклонный лоток, жестко закрепленный с боковой стенкой корпуса. Пеносъемный механизм выполнен в виде скребка, представляющего собой рабочие лопатки, один конец которых жестко закреплен к транспортеру. Ширина рабочих лопаток скребка равна расстояниям между боковыми поверхностями четных электродов и между стенками и перегородками гидрозатворов, а высота рабочих лопаток равна расстоянию смещения между четными и нечетными электродами относительно друг друга. Одна из стенок гидрозатворов, установленных на входе и выходе, и обе стенки гидрозатвора между блоками с секциями электродов являются одновременно нечетными электродами соответствующих блоков.

Устройство дополнительно снабжено по крайней мере одним автономным блоком с секциями электродов из растворимого и/или нерастворимого при электролизе материала. Данный признак необходим для решения задачи повышения степени очистки и расширения функциональных и технологических возможностей устройства, так как на практике часто встречаются случаи, когда стоки различных экологических процессов содержат различные по характеру загрязнения и для их очистки необходимо применять электроды, изготовленные из разных материалов (из растворимых, из растворимых и нерастворимых одновременно или только из не растворимых при электролизе материалов), что и обеспечивается наличием не менее двух автономных блоков (количество блоков в каждом конкретном случае определяется характером загрязнений и требуемой степенью очистки). Первый блок необходим для предварительной очистки от основной массы загрязнений или примесей определенного характера. Последующие блоки необходимы для достижения требуемой степени очистки.

Гидрозатвор, установленный на входе в первый блок установки, необходим для обеспечения ламинарного течения жидкости между электродами. Гидрозатворы, установленные между блоками и на выходе из устройства, предотвращают попадание примесей, выделенных из жидкости в предыдущем блоке в последующие или в отстойную емкость.

Одна из стенок гидрозатвора, установленных на входе, выходе и обе стенки гидрозатвора между блоками с секциями электродов являются одновременно нечетными электродами для снижения материалоемкости и уменьшения размеров устройства. Все электроды выполнены одинаковыми с целью упрощения технологии их изготовления и взаимозаменяемости в процессе эксплуатации. Нечетные электроды установлены герметично с днищем и боковыми стенками, а четные герметично только с боковыми стенками корпуса и смещены по высоте относительно друг друга для обеспечения зигзагообразного движения жидкости, увеличения времени электролиза и снижения материалоемкости устройства и повышения степени очистки жидкости.

Зазор между днищем корпуса и нижней кромкой четных электродов равен высоте выступающей части этих же электродов над уровнем жидкости и расстоянию между соседними электродами с целью придания зигзагообразного движения жидкости в ламинарном режиме, так как площадь поперечного сечения потока жидкости в любой точке ее движения постоянная. Оси входного и выходного патрубков находятся на одном уровне с верхней кромкой нечетных электродов, что обеспечивает поддержание постоянного уровня жидкости в корпусе установки и непрерывное ее течение. Днища всех секций электродов и гидрозатворов оборудованы трубопроводными коммуникациями с запорной арматурой для их разделения между собой, удаления осадка при эксплуатации и обслуживания.

Пеносъемный механизм выполнен в виде скребка, представляющего собой лопатки, один конец которых жестко закреплен к транспортеру. Ширина рабочих лопаток скребка равна расстояниям между боковыми поверхностями четных электродов и между стенками и перегородками гидрозатворов, а их высота равна расстоянию смещения между четными и нечетными электродами для более полного удаления пены с поверхности жидкости и предотвращения забивания ею межэлектродного пространства флотошламом.

На фиг. 1 и 2 представлена принципиальная схема устройства для электроочистки жидкостей.

Устройство состоит из корпуса 1, снабженного входным 2 и выходным 3 патрубками, с размещенными в нем блоками 4 и 5 с секциями электродов 6 и 7, выполненных из растворимого и/или нерастворимого при электролизе материала. Блоки 4 и 5 выполнены автономными и оборудованы, по крайней мере тремя гидрозатворами 8, 9 и 10, установленными на входе, выходе и между блоками с секциями электродов. Все электроды секций 6 и 7 выполнены одинаковыми (имеют однотипную конструкцию) и работают попеременно на анодном и катодном режимах. Нечетные электроды 11 установлены герметично с днищем 12 и боковыми стенками корпуса 1. Четные электроды 13 установлены герметично только с боковыми стенками корпуса 1. Нечетные 11 и четные электроды 13 смещены по высоте относительно друг друга. Зазор между днищем 12 корпуса 1 и нижней кромкой четных электродов 12 равен высоте выступающей части этих же электродов 13 над уровнем жидкости и расстоянию между соседними электродами 11 и 13. Оси входного 2 и выходного 3 патрубков находятся на одном уровне с верхней кромкой нечетных 11 электродов. Днища всех секций 6 и 7 электродов и гидрозатворов 8, 9 и 10 оборудованы трубопроводными коммуникациями 14 с запорной арматурой 15. Система сбора и удаления пены 16 представляет собой пеносъемный механизм, установленный на подвижной раме 17 и наклонный лоток 18, жестко соединенный с боковой стенкой корпуса 1. Пеносъемный механизм выполнен в виде скребка, представляющего собой рабочие лопатки 19, один конец которых жестко закреплен к транспортеру (не показан). Ширина рабочих лопаток 19 скребка соответственно равна расстояниям между боковыми поверхностями четных электродов 13 и между стенками и перегородками гидрозатворов 8, 9 и 10, а их высота равна расстоянию смещения между нечетными 11 и четными 13 электродами относительно друг друга. Стенки 20, 21 и 22 гидрозатворов 8, 9 и 10 являются одновременно нечетными электродами блоков 4 и 5.

Устройство для электроочистки жидкостей работает следующим образом.

Сточная жидкость через входной патрубок 2 поступает в корпус 1. Равномерно распределенный при помощи гидрозатвора 8 поток жидкости поступает в блок 4. Жидкость в ламинарном режиме зигзагообразно протекает между электродами секций 6, все время находясь в поле постоянного электрического тока заданной плотности, под воздействием которого в жидкости протекают электрохимические процессы, например растворение материала электродов (образование в обрабатываемой жидкости гидроксидов металлов) и другие окислительно-восстановительные реакции. Гидроксиды металлов нейтрализуют отрицательно заряженные загрязнения сточных вод и способствуют их коагуляции.

Выделяющиеся при электролизе газы (O2, H2 и т.д.) флотируют легкие загрязнения на поверхность жидкости в виде пены, которая удаляется в наклонный лоток 18 рабочими лопатками 19.

На поверхности образующихся в объеме жидкости хлопьев происходит адсорбция определенной части загрязнений. В связи с тем, что на образование хлопьев требуется определенное время, процесс хлопьеобразования заканчивается перед гидрозатвором 9. В гидрозатворе 9 за счет увеличения площади поперечного сечения потока жидкости скорость течения резко замедляется, время пребывания жидкости в гидрозатворе соответственно увеличивается, вследствие чего образуется слой взвешенного осадка, который способствует дополнительной очистке проходящей через него жидкости. Взвешенный осадок периодически удаляется из гидрозатвора 9 через трубопроводные коммуникации 14 и запорную арматуру 15. Таким образом, в блок 5 поступает предварительно очищенная жидкость, т.е. жидкость очищенная от основной массы загрязнений или примесей определенного характера. В последующих блоках (например в блоке 6) происходят аналогичные процессы, достигается требуемая степень очистки и/или жидкость очищается от примесей другого характера.

При входе в гидрозатвор 10 за счет увеличения площади поперечного сечения потока жидкости скорость течения резко замедляется, время пребывания жидкости в гидрозатворе соответственно увеличивается, что способствует выпадению хлопьев в осадок, который выводится через трубопроводные коммуникации 14 и запорную арматуру 15. Очищенная от загрязнений жидкость выводится из установки через патрубок 3.

Устройство для электроочистки жидкости было проверено в лабораторных условиях. Испытания проводили на лабораторных установках одинаковых по конструкции, но отличающихся материалом электродов, которые были выполнены из алюминия марки Аl 2 стали Ст.3 из графитизированного угля. Корпус установок изготавливали из органического стекла, толщиной 5,0 мм. Размеры установки, мм: длина 470; ширина 80; высота 60.

Корпус установки был разделен при помощи гидрозатвора на два блока и имел гидрозатворы на входе и выходе из установки. В блоках располагали по 12 электродов. Все электроды были выполнены одинаковыми. Размеры электродов, мм: ширина 75; высота 40; толщина 3,0. Нечетные электроды были установлены герметично с днищем и боковыми стенками, а четыре герметично только с боковыми стенками корпуса. Нечетные и четные электроды были смещены по высоте относительно друг друга. Зазор между днищем корпуса и нижней кромкой четных электродов был равен высоте выступающей части этих же электродов над уровнем жидкости и расстоянию между соседними электродами и составлял 10 мм.

Оси входного и выходного патрубков находились на одном уровне с верхней кромкой нечетных электродов. Днища всех секций электродов и гидрозатворов были оборудованы трубками с клапанами. Пена с поверхности жидкости убиралась при помощи пеносборного механизма в наклонный лоток, жестко соединенный с боковой стенкой корпуса.

П р и м е р 1. Очистке подвергали смешанный сток красильного и отделочного цехов камвольно-суконного комбината. Красители: кислотные, прямые катионные, активные лапазоли прямые, хромовые и вофланы. Исходное значение рН стока 6,5, концентрация красителя составляла 0,1 г/л. Скорость течения жидкости составляла 15 л/ч. Электроды из алюминия марки Al2. Плотность тока в первой секции составляла 70 А/м2, во второй секции 30 А/м2. Степень очистки от красителей 99,9%

П р и м е р 2. Разложению подвергали отработанные смазочно-охлаждающие жидкости, приготовленные на основе эмульсолов ЭГТ (ТУ 38.101149-75) и НГЛ-205 (ТУ 38.101547-80) взятые из цеха металлообработки изделий. Исходное значение: рН 11, содержание нефтепродуктов 4 г/л. СОЖ предварительно нейтрализовали 40% раствором серной кислоты до рН 6,5 и пропускали через установку с алюминиевыми электродами (Al 2). Скорость течения жидкости составляла 10 л/ч. Плотность тока в первой секции составляла 120 А/м2, во второй секции 40 А/м2. Степень очистки от нефтепродуктов составляет 99,95%

П р и м е р 3. Очистке подвергали стоки кожевенного комбината от ионов хрома и хлора. Исходное значение: рН 11, концентрация в сточной воде, г/л: хрома 1,2; хлора 0,47. Очищаемую жидкость предварительно нейтрализовали раствором НСl до рН 7 и пропускали последовательно через установки со стальными и графитовыми электродами. Скорость течения жидкости составляла 10 л/ч. Плотность тока в первой секции составляла 150 А/м2, во второй 50 А/м2. Степень очистки от ионов хрома составляла 99,8% от ионов хлора 99,7%

Сравнительные экспериментальные данные устройства-прототипа и предлагаемого устройства показывают, что устройство-прототип обеспечивает очистку жидкостей только от хрома. Степень очистки составляет 97% Функциональные возможности устройства-прототипа ограничены очисткой жидкостей от примесей только одного характера.

Предлагаемое устройство обеспечивает повышение степени очистки жидкостей от хрома до 99,8% и, кроме того, позволяет очищать жидкости от красителей (степень очистки 99,9% ), от нефтепродуктов (степень очистки 99,95%) и от ионов хлора (степень очистки 99,7%).

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в существенном повышении степени очистки жидкостей и в расширении его функциональных и технологических возможностей. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД, содержащий корпус в виде прямоугольного открытого бака, оборудованный входным и выходным патрубками, внутри которого размещен блок с секциями электродов одинакового размера, выполненных из нерастворимого при электролизе материала и расположенных перпендикулярно к потоку очищаемой жидкости, и гидрозатворы, установленные на входе и выходе из электролизера, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен по крайней мере одним автономным блоком с секциями электродов из растворимого и/или нерастворимого при электролизе материала и по крайней мере одним гидрозатвором, образованным установкой перегородки между блоками с секциями электродов, причем начетные электроды установлены герметично с днищем и боковыми стенками корпуса, а четные герметично только с боковыми стенками корпуса, нечетные и четные электроды смещены по высоте относительно друг друга, при этом зазор между днищем корпуса и нижней кромкой четных электродов равен высоте выступающей части этих же электродов над уровнем жидкости и расстоянию между соседними электродами, оси входного и выходного патрубков находятся на одном уровне с верхней кромкой нечетных электродов, а днища всех секций нечетных электродов и гидрозатворов оборудованы трубопроводными коммуникациями с запорной арматурой.

2. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен устройством для сбора и удаления пены, выполненным в виде пеносъемного механизма, установленного на подвижной раме, и наклонного лотка, жестко скрепленного с боковой стенкой корпуса, при этом пеносъемный механизм выполнен в виде скребка, представляющего собой рабочие лопатки, один конец которых жестко закреплен к транспортеру, причем ширина рабочих лопаток скребка соответственно равна расстояниям между боковыми поверхностями четных электродов и между стенками и перегородками гидрозатворов, а их высота равна расстоянию смещения между четными и нечетными электродами относительно друг друга.




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