УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ЗАГРЯЗНЕННОЙ ЖИДКОСТИ

Полезная модель относится к устройствам, используемым для электрохимической очистки жидкости, загрязненной механическими примесями, неорганическими и органическими соединениями, например, эмульгированными нефтепродуктами.
Известно устройство для очистки загрязненной жидкости посредством ее обработки химическими реагентами в виде алюминийсодержащего коагулянта с последующим отстаиванием (А.С. СССР №1171427, С02F 1/46, 1985). Недостатком этого устройства является то, что в ходе его эксплуатации требуется постоянное обновление коагулянта, что значительно повышает эксплуатационные расходы и соответственно стоимость очистки жидкости.
Наиболее близким по назначению и по совокупности признаков к заявленной полезной модели является аппарат для электрохимической очистки загрязненной жидкости, выполненный согласно описанию изобретения по авторскому свидетельству СССР №1239099, кл. С02F 1/46, 1986.
Известный аппарат содержит коаксиально установленные друг относительно друга и соединенные между собой отстойник с кольцевой перегородкой и цилиндрическую трубку, в нижней части которой установлены растворимые электроды, и пенозаборник с инжектором. Пенозаборник герметично соединен с кольцевой перегородкой и снабжен воздушными патрубками с клапанами. В верхней части отстойника между кольцевой перегородкой и циркуляционной трубой установлены нерастворимые электроды. Аппарат снабжен патрубками для подачи и отвода жидкости после ее очистки, а также патрубком вывода пенного шлама.
В указанном аппарате загрязненная жидкость подается непосредственно в циркуляционную трубу через соответствующий патрубок, расположенный над растворимыми электродами таким образом, что предотвращается попадание загрязнений на указанные электроды. Для этих же целей через растворимые электроды пропускается часть очищенной жидкости. При растворении
электродов (анодов) образуется значительное количество электрогенерированных коагулянтов, направляемых с потоком электролита для последующего смешивания его с восходящим по циркуляционной трубе потоком загрязненной жидкости, где происходит коагуляция примесей, находящихся в загрязненной жидкости, образующимися электрогенерированными коагулянтами, в результате чего образуются крупные агрегаты частиц. Для более полного взаимодействия таких коагулянтов с примесями, содержащимися в загрязненной жидкости, необходимо использовать в известном устройстве циркуляционную трубу с высотой, превышающей 3,0-5,0 м, но даже в этом случае коэффициент использования электрогенерированного коагулянта не превышает 0,32-0,35. При этом значительная часть его переходит в пенный шлам, который выводится из аппарата и в дальнейшем не используется. Необходимость соблюдения санитарных норм за счет создания условий для лучшего взаимодействия электрогенерированных коагулянтов с примесями загрязненной жидкости вынуждает устанавливать достаточно низкую скорость восходящего потока загрязненной жидкости в циркуляционной трубе (порядка 0,15-0,2 м/мин).
Таким образом недостатки известного аппарата, выбранного в качестве наиболее близкого аналога-прототипа заявленной полезной модели, проявляются в высоких затратах, необходимых для его изготовления и эксплуатации, а также в низкой производительности.
Задачей заявленной полезной модели является создание конструкции устройства для электрохимической очистки загрязненной жидкости, которая бы обладала повышенными технологическими и эксплуатационными характеристиками.
В результате решения данной задачи становится возможным обеспечить более полное взаимодействие электрогенерированных коагулянтов с примесями, находящимися в обрабатываемой жидкости и тем самым, не ухудшая качества очистки и не прибегая к увеличению высоты циркуляционной трубы, повысить производительность очистки за счет увеличения скорости потока загрязненной жидкости в циркуляционной трубе. При этом исключаются дополнительные затраты, связанные с необходимостью возведения более высоких зданий-укрытий, где устанавливается устройство, и снижается удельный расход электроэнергии, т.е. эксплуатационные расходы.
Указанный технический результат достигается тем, что известный аппарат - устройство для электрохимической очистки загрязненной жидкости, включающее коаксиально установленные друг относительно друга и соединенные между собой отстойник с кольцевой перегородкой и циркуляционную трубу с размещенными в них нерастворимыми и растворимыми электродами, пенозаборник с инжектором, первый из которых соединен с кольцевой перегородкой, а также патрубки подачи загрязненной и вывода очищенной жидкости и патрубок вывода пенного шлама, дополнительно снабжено соединенным с патрубком вывода пенного шлама и отстойником-смесителем, который последовательно соединен с дополнительным отстойником и фильтром, причем последний соединен с патрубком циркуляционной трубы, установленным под растворимыми электродами.
Указанные технические результаты могут быть получены только при реализации всей совокупности существенных признаков, характеризующих заявленную полезную модель. Сравнение существенных признаков, характеризующих заявленную полезную модель, с признаками наиболее близкого аналога, выбранного в качестве прототипа, дает основание утверждать о соответствии полезной модели критерию охраноспособности «новизна».
На фиг.1 представлена конструкция устройства для электрохимической очистки загрязненной жидкости в виде его принципиальной схемы.
Устройство содержит коаксиально установленные друг относительно друга отстойник 1 в виде открытого сверху стакана с кольцевой перегородкой 2 и циркуляционную трубу 3 с размещенными в нижней части ее растворимыми электродами 4. Циркуляционная труба 3 состоит из двух частей, установленных с кольцевым зазором 5 и связанных с коллектором 6, соединенных с патрубком подачи загрязненной жидкости 7.
В верхней части аппарата расположены пенозаборник 8 с инжектором 9, а также патрубок 10 для контроля состояния пенного шлама. В отстойник 1 вмонтирован патрубок для вывода предварительно очищенной жидкости 11, а в пенозаборник 8 вмонтирован патрубок вывода пенного шлама 12. Между пенозаборником 8 и циркуляционной трубой 3 установлены нерастворимые электроды 13. Устройство снабжено также последовательно соединенными между собой смесителем 14, дополнительным отстойником 15 и фильтром 16, расположенными раздельно от циркуляционной трубы 3 и отстойника 1.
Смеситель 14 соединен с патрубком для вывода очищенной жидкости 11 и патрубком удаления пенного шлама 12.
Перед обработкой загрязненной жидкости полости циркуляционной трубы 3 и отстойника 1 заполняются чистым электролитом (технически чистой водой) через установленный под растворимыми электродами 4 патрубок 17. Затем на электроды 4 и 13 подается напряжение, а через некоторое время (25-30 с) включают подачу загрязненной жидкости в циркуляционную трубу 3 через патрубок 7. Жидкость из полости коллектора 6 через кольцевой зазор 5 поступает в полость циркуляционной трубы 3 и равномерно распределяется там по всему объему трубы.
В процессе анодного растворения электродов 4 (анодов) происходит образование электрогенерированных коагулянтов, которые транспортируются вверх по циркуляционной трубе 3 вместе с выделяющимися пузырьками газа (водорода и кислорода). При этом указанные коагулянты взаимодействуют с примесями, находящимися в загрязненной жидкости с образованием агрегатов из этих частиц. В дальнейшем эти агрегаты флотируются пузырьками газа вверх по циркуляционной трубе 3 на поверхность жидкости.
Обработанная таким образом жидкость вместе с агрегатами частиц переходит в пенозаборник 8, где происходит разделение обработанной жидкости на очищенную жидкость и пенный шлам, содержащий кроме агрегатов частиц загрязнений избыточное количество электрогенерированных коагулянтов.
Очищенная жидкость из отстойника 1 последовательно перетекает через зазоры между циркуляционной трубой 3, пенозаборником 8 и корпусом отстойника, а также через систему перфорированных электродов 13 в патрубок 11, а оттуда направляется в смеситель 14. Одновременно в данный смеситель подается пенный шлам из патрубка 12. Путем смешения очищенной жидкости с пенным шламом, содержащим большое количество электрогенерированных коагулянтов, не вступивших во взаимодействие с примесями в загрязненной жидкости, находящейся в циркуляционной трубе 3, происходит вторая стадия взаимодействия оставшихся неиспользованными коагулянтов с остаточными примесями, находящимися в очищенной жидкости. Последующий отстой этой жидкости в дополнительном отстойнике 15 способствует разделению среды на чистую жидкость и слой примесей, которые удаляются из данного отстойника.
После отстоя жидкость проходит через фильтр 16, где происходит окончательная очистка жидкости от мельчайших взвесей.
При малых концентрациях примесей в очищаемой воде, исключающих их адсорбцию на поверхности электродов 4, воду на очистку можно подавать полностью или частично и через нижний патрубок 18. В этом случае расход подачи воды на очистку через патрубок 7 регулируют с помощью запорного устройства 19.
Наличие раздельных от циркуляционной трубы и отстойника последовательно соединенных между собой смесителя, дополнительного отстойника и фильтра, и соединение патрубков вывода пенного шлама и очищенной жидкости со смесителем обеспечивают дополнительную обработку жидкости пенным шламом с находящимися в нем в избыточном количестве свободными электрогенерированными коагулянтами, что позволяет производить очистку жидкости последовательно в два этапа и за счет повышения полноты взаимодействия коагулянтов с примесями и увеличить производительность очистки при сохранении требуемого ее качества без увеличения расхода электродов и электроэнергии.
Таким образом, использование пенного шлама для дополнительной очистки жидкости существенным образом повышает степень взаимодействия электрогенерированных коагулянтов с примесями загрязненной жидкости. Экспериментальные работы показывают, что величина коэффициента использования коагулянта достигает 92,0-95,0%. В свою очередь, это дает возможность увеличить скорость протекания загрязненной жидкости в циркуляционной трубе. Производительность очистки может быть повышена на 27-35% при неизменных расходах электроэнергии и электродов и качестве очистки, которая достигает 99,2%. Высота циркуляционной трубы при этом может быть уменьшена в 1,55-1,75 раза.
Изготовление устройства, выполненного в соответствии с заявленной полезной моделью, технически осуществимо на современном технологическом оборудовании, используемом для производства продукции аналогичного назначения.