ЭЛЕКТРОФЛОТАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Устройство предназначено для очистки загрязненных производственных сточных вод от взвешенных веществ, масел, нефтепродуктов, смазочных охлаждающих жидкостей (СОЖ), поверхностно активных веществ (ПАВ) и может найти применение в машиностроении, приборостроении, предприятиях строительной индустрии.
Известны устройства для очистки сточных вод от взвешенных загрязняющих веществ методом флотации, одним из перспективных разновидностей которой является электрофлотация. В работе Колесникова В.А., Меньшутиной Н.А. «Анализ, проектирование технологий и оборудования для очистки сточных вод», М. Дели Принт. 2005. - 266 с, на рис. 2.23, 2.24, 2.25 (стр 90, 91) описаны конструктивные схемы электрофлотаторов и устройств для удаления пены. Удаление флотопены осуществляется транспортером с приводом от электродвигателя.
Известно устройство по авторскому свидетельству №929584 (c02F l/46) «Электрофлотатор», в котором корпус, являющийся анодом, выполнен в виде расширяющегося кверху конуса, со ступеньками на внутренней поверхности, а катод выполнен в виде центрального стержня с продольными зубьями. Данное устройство принято нами за прототип.
Недостатки прототипа следующие:
1. Расширяющаяся кверху форма корпуса 1, являющаяся анодом и форма катода 7, образуют расширяющийся конический канал, в котором поднимающиеся пузырьки газа в виде пены не уплотняются, а наоборот разжижаются по поверхности и увеличивается вероятность попадания флотационной пены в отводную магистраль очищенной воды.
2. Патрубок 3 для отвода чистой воды расположен в зоне поднимающейся пены, которая попадает в магистраль чистой воды и качество очистки ухудшается.
3. Основную долю газа при электролизе воды составляет водород, выделяющийся на катоде, потому часть воды, находящаяся в центральной части аппарата не подвергается процессу флотации.
4. Водород в смеси с воздухом, в широком диапозоне объемного состава, является взрывоопасной смесью, и для ее предотвращения требуется мощная система вытяжной вентиляции с большими энергозатратами.
Техническим результатом является устранение отмеченных недостатков с целью повышения качества очистки. Эта задача решается с использованием электрофлотатора для очистки сточных вод, содержащего корпус, выполненный в виде усеченного конуса с днищем, снабженного патрубками подвода исходной сточной воды, отвода очищенной воды и отвода флотационной пены, а также электродами внутри корпуса, в котором расположен меньшим диаметром в верхней части, катод установлен эквидистантно корпусу и снабжен стержневыми выступами, а в центре корпуса коаксиально установлен анод в виде стержня, при этом стержневые выступы расположены в шахматном порядке и имеют разную длину и выполнены с возможностью подачи ингибитора, в нижней части корпуса внутри катода выполнен кольцевой распределитель ингибитора, в верхней части корпуса перед патрубком отвода очищенной воды выполнен наклоный отражатель. В верхней части корпуса расположена камера флотационной пены цилиндрической формы с щелевым подводомингибитора, а в нижней части корпуса расположен штуцер подвода ингибитора и стержневые выступы катода выполнены в виде труб с перфорацией или из пористого материала для подачи ингибитора.
Предлагаемое устройство представлено на фиг. 1 - общий вид - поперечный разрез, фиг. 2 - сечение А-А, фиг. 3 - развертка катода с расположением стержня, фиг. 4 - узел 1 - стержни катода с перфорацией, фиг. 5 - сечение камеры флотационной пены, фиг. 6 - схема устройства щелевого нагнетателя.
Устройство представляет собой корпус 1 конической формы с вертикальной осью, корпус 1 расположен с большим основанием вниз, а верхний меньший диаметр корпуса имеет камеру флотационной пены 5 цилиндрической формы. Камера 5 имеет патрубок 4 для подвода ингибитора 4, который соединен с щелевым нагнетателем 6. Камера 5 в диаметрально противоположном направлении патрубку 4 имеет патрубок 7 для отвода флотационной пены. Внутри корпуса 1 расположен катод 2, имеющий форму корпуса и имеющий зазор между корпусом 1. На внутренней поверхности катода 2 расположены стержни 10, выполненные или в виде полых трубок с перфорационными отверстиями 11, или в виде пористых стержней.
В центральной части корпуса 1 коаксиально расположен цилиндрический анод 3. В нижней части корпуса 1, внутри катода 2 находится кольцевой распределитель ингибитора 13 с перфорационными отверстиями и штуцер подвода ингибитора 16. Ниже кольцевого распределителя 13 находится патрубок подвода исходной сточной воды 12. Корпус 1 в нижней части имеет нижнее днище 15, снабженное промывным патрубком 14. В верхней части корпуса 1 расположен патрубок отвода очищенной воды 9, перед которым имеется наклонный отражатель 8.
Устройство работает следующим образом. Загруженная сточная вода поступает в патрубок 12 и одновременно подается от источника питания (не показан) напряжение на катод 2 и анод 3. Вместе с этим, начинает поступать ингибитор в штуцер 16 и патрубок 4. При подаче напряжения на электроды 2 и 3 в межэлектродном пространстве начинается процесс электролиза, при этом на электродах выполненных из нерастворимых материалов выделяются газы: на аноде 3 - кислород, а на катоде 2 - водород, при чем водород составляет большую часть всего газовыделения. Водород на катоде выделяется за счет разложения воды по следующей схеме:
H2O+е(-)-Н(+)+ОН(-)
Н(+)+Н(+)-Н2
Образующиеся пузырьки водорода обладают большой подъемной силой, и сталкиваясь с частицами загрязнений образуют комплексы «пузырек-загрязнитель», которые флотируют на поверхность воды. Водород, который поднимается на верх в виде флотационной пены может разрушаться и в смеси с воздухом может образовывать взрывоопасные смеси в широком диапазоне объемных концентраций (4%-85%). Для исключения образования взрывоопасных воздухо-водородных смесей в межэлектродное пространство вводятся ингибирующие компоненты, которые вступают в реакцию с водородом и образуют невзрывоопасные комплексы. Введение ингибиторов не только снижает образование взрывоопасных смесей, но и создает дополнительный эффект флотации. Введение ингибиторов через перфорационные отверстия полых катодных стержней 10 увеличивает вероятность образования невзрывоопасных комплексов непосредственно в зоне образования водорода на катоде. Подача ингибитора через кольцевой распределитель 13 и через полые катодные стержни 10, имеющие различную длину и расположенные в шахматном порядке способствует более полному насыщению межэлектродного пространства и всего объема корпуса пузырьками газа и повышает качество очистки. Расположение катодных стержней 10 в шахматном порядке и разной длины турбулизирует поток воды, пузырьки газа сталкиваются между собой и с частицами загрязнителей и возрастает степень ингибирования водорода. Далее, пузырьки газа вместе с частицами загрязнителей в виде флотошлама поднимаются наверх, причем суживающаяся коническая форма корпуса 1 способствует более плотной упаковке флотационной пены. Наличие наклонного отражателя 8 исключает попадание поднимающихся пузырьков с загрязнителями в патрубок отвода очищенной воды 9. Уплотнившаяся флотационная пена попадает в камеру 5, куда через патрубок 4 и щелевой нагнетатель 6 подается ингибитор. Эта струя ингибитора образует передувку флотационной пены в патрубок 7. Кроме того этот ингибитор является дополнительным компонентом для реагирования с той частью водорода, которая не прореагировала в межэлектродном пространстве. В нижнем днище камеры 1 имеется патрубок 14 для осуществления необходимой плановой промывки устройства.
Таким образом, использование предлагаемого электрофлотатора для очистки сточных вод позволяет повысить качество очистки жидкости, обеспечить взрывобезопастность процесса и снизить энергозатраты.