ЭЛЕКТРОФЛОТАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРЕСНЫХ ВОД

Полезная модель относится к области очистки пресных вод флотацией с целью извлечения эмульгированных и диспергированных загрязняющих веществ и может быть использована для очистки пресных вод в системе поддержания пластового давления нефтяных месторождений.
Известен электрофлотатор для очистки сточных вод с электродными блоками, состоящими из графитового анода и стального катода, выполненного в виде пакета сеток (Патент РФ №2102330). Недостатком изобретения являются высокие энергозатраты.
Наиболее близким техническим решением задачи является электрофлотатор с электродами, выполненными в виде цилиндрических графитовых анодов и проволочных катодов, образующих коаксиальную поверхность относительно анода (Патент №1474096). Недостатком изобретения являются высокие энергозатраты.
Задачей полезной модели является уменьшение затрат электроэнергии на очистку сточных вод.
Поставленная задача решается тем, что в электрофлотаторе для очистки пресных вод, содержащем корпус, разделенный на камеру флотации с размещенными в ней электродными блоками из графитового анода и катода, камеру сбора флотационного шлама, камеру ввода и вывода потока и пеносборную перегородку, согласно полезной модели катоды выполнены из коксопековых стержней. Напряжение на электродных блоках составляет 5-10 В.
На фиг.1 приведен эскиз электрофлотатора. На фиг.2 приведена зависимость удельных энергозатрат от минерализации при использовании медного, латунного, графитового и коксопекового катодов, на фиг.3 - зависимость скорости барботажа на коксопековом электроде от напряжения, на фиг.4 - зависимость удельных затрат энергии от напряжения на коксопековом электроде.
Электрофлотатор содержит корпус 1 прямоугольной формы, вертикальные перегородки 2 и 3, пеносборную перегородку 4, устройство 5 вывода очищенной воды, устройство 6 вывода пены. У дна электрофлотатора расположен электродный блок, состоящий из графитового анода 7 и катода 8. Катоды 8 соединены шиной 9. Между анодом 7 и шиной 9 включены индикаторные лампы 10.
На торцевых стенках корпуса 1 расположены патрубок И подвода воды и патрубок 12 отвода воды, на устройстве 6 вывода пены расположен патрубок 13 отвода пены.
Вертикальные перегородки 2 и 3 делят корпус электрофлотатора на три камеры: камеру 14 ввода потока, флотационную камеру 15 и камеру 16 вывода потока. Электрофлотатор работает следующим образом. Очищаемая вода через патрубок 11 поступает в камеру 14 ввода потока, в которой происходит гашение скорости струи. Из камеры 14 через окно в перегородке 2 вода поступает во флотационную камеру 15.
В качестве анода 7 использован графит, который нерастворим при анодной поляризации. В качестве катода могут быть использованы любые металлы или углеродсодержащие неметаллы (графит, коксопековая композиция, кокс, углеграфит и др.). Коксопековый электрод состоит из 30-40% мас. нефтяного пека, остальное - нефтяной кокс.
max
max
max
max
Выбор катода зависит от скорости барботажа на электродах из различного материала. Для металлов теоретически скорость барботажа максимальна для серебра (V), для меди скорость барботажа составляет 0,956 V, для железа 0,647 V, для алюминия 0,544 V (Назаров В.Д., Зенцов В.Н., Назаров М.В. Водоснабжение в нефтедобыче. - Уфа: Нефтегазовое дело, 2010. - 447 с, см. табл.34). Отсюда следует, что в качестве катода целесообразно применять медные электроды или их сплавы.
Однако существенный интерес представляют собой неметаллические электропроводные углеродсодержащие электроды, обладающие гидрофобностью, на которых облегчаются условия отрыва газовых пузырьков при электролизе (см. там же, с.104). В качестве таких электродов использован графит и коксопековая композиция.
Пузырьки газа в процессе барботажа поднимаются вверх, захватывают эмульгированные углеводородные капли и диспергированные твердые частицы, образуют флотационную пену, которая самотечно переваливается через кромки пеносборной перегородки 4, самотечно отводится устройством 6 вывода пены.
Очищенная вода поступает в камеру 16 вывода потока, в которой находится устройство 5 вывода очищенной воды, представляющее собой щелевой патрон, закрепленный на винте, с помощью которого регулируется уровень воды в электрофлотаторе.
Пример 1.
Проводили опыты по электролизу раствора хлористого натрия с минерализацией от 1 до 2,5 г/л. Определяли удельные энергозатраты в зависимости от минерализации при использовании медного, латунного, графитового и коксопекового катодов. Результаты приведены в таблице 1 и на фиг.2.
Установлено, что при минерализации 1-2,5 г/л наименьшие энергозатраты достигнуты при использовании коксопекового катода.
Таблица 1
Минерализация, г/л
Удельные энергозатраты, кВт·ч/м<sup>3</sup>
Медь
Латунь
Графит
Коксопек
1
80
59
90
44
2,5
50
50
60
50
Установлено, что при минерализации 1-2,5 г/л наименьшие энергозатраты достигнуты при использовании коксопекового катода.
Пример 2. Проводили опыты по барботажу раствора хлористого натрия с минерализацией от 1 до 2,5 г/л пузырьками газа. Определяли скорость барботажа и удельные энергозатраты энергии в зависимости от напряжения на электродном блоке при использовании коксопековых катодов. Результаты приведены на фиг.3 и фиг.4.
Установлено, что оптимальные значения напряжения на электродных блоках равны 5-10 В. При напряжениях менее 5 В падает скорость барботажа, а при напряжениях более 10 В возрастают энергозатраты.
Примеры опытов доказывают достижение поставленной задачи, т.е. при очистке электрофлотатором пресных вод с минерализацией от 1 до 2,5 г/л с использованием коксопековых электродов энергозатраты снижаются.