ЭЛЕКТРОДНЫЙ БЛОК ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ВОДЫ

Полезная модель относится к области очистки воды, конкретно к электрохимическим устройствам очистки воды промышленных стоков, содержащих примеси нефтепродуктов.
Известно «Устройство для электрохимической обработки воды» по патенту RU 2094382, C02F 1/46, публикация 1999.07.20. Устройство содержит источник питания постоянного пульсирующего тока, соединенный посредством тоководов с вертикально расположенными электродами, выполненными в виде коаксиально размещенных цилиндров, установленными в корпусе. Наружный цилиндр выполняет функцию растворимого анода, а внутренний цилиндр выполняет функцию катода, на верхней и нижней частях корпуса размещены отверстия для подвода и отвода обрабатываемой воды. Анод выполнен из алюминий содержащего металла, например алюминия, сплава алюминия с магнием или кремнием и других известных материалов. Катод выполнен из электропроводного, стойкого к коррозии материала, например из стали, графита и других известных материалов.
Известно также устройство для электрохимической очистки питьевой воды по патенту RU 2236381 «Устройство для электрохимической очистки питьевой воды», C02F 1/463, публикация 20.04.2004. Электродный блок устройства выполнен в отдельном корпусе и содержит пакет параллельных катодов из нержавеющей стали и расположенных соосно между катодами анодов электрокоагуляции, выполненные из сплавов алюминия. Блок снабжен также анодами электрофлотации, выполненными из материала (платина, графит, углерод, титан, покрытый оксидами рутения или кобальта). Аноды электрокоагуляции соединены с источником питания через коммутирующее устройство, позволяющее менять их полярность. Электродный блок в нижней части снабжен входным патрубком, а в верхней части - переходным патрубком, соединяющим электродный блок с емкостью шламосборника.
Устройство содержат отдельную камеру, в которой размещены электроды и происходит процесс электрохимической обработки воды. Однако электродный блок не обеспечивает полную электрохимическую обработку воды. Электродная система состоит из отдельных электродов, катодов и анодов, помещенных в корпус. Вода, находящаяся между корпусом и крайними электродами, практически не обрабатывается. Кроме того, устройство не технологично в изготовлении.
Задачей полезной модели является создание эффективного устройства электрохимической очистки воды
Технический результат заключается в упрощении конструкции устройства за счет упрощения конструкции блока, в котором отсутствует дополнительные узлы приготовления флокулянта и его дозирования для осуществления процесса коагуляции примесей..
Электродный блок для электрохимической очистки воды в соответствии с разработанной полезной моделью, выполнен в отдельной ячейке и снабжен патрубком для подвода очищаемой воды и патрубком для отвода воды.
В электродном блоке установлен пакет растворимых плоско параллельных электродов, подключенных к источнику постоянного тока и установленных с возможностью переключения полярности, выполненных в виде пластин, изготовленных из сплава, содержащего алюминий, кремний и железо при следующем соотношении ингредиентов.
Fe - 20-25%
Si - 8-15%
Al - остальное.
3
3
4
2
3
2
Принцип действия: электродов заключается в том, что под действием постоянного электрического тока электроды, выполняющие попеременно функцию катода и анода, растворяются в очищаемой воде с образованием ионов Al, Fe, Si с их последующим гидролизом и обрабатыванием Al(OH) и Fе(OH) - как коагулянта и Si(OH) (HSiO×HO) - флоагулянта.
Если Al - меньше в сплаве а более 25% Fe - электрод очень хрупкий и дает трещины при работе (трещит и разрушается в процессе растворения).
Если Fe менее 20%, то снижается эффективность процесса коагуляции и как следствие - процесса очистки воды. Если Si менее 8%, то недостаточно образуется флоакулянта и образуются очень мелкие хлопья, что затрудняет процесс флотации и сбора осадка (флотолены) Если Si более 15%, то образуется гель, меняющий реологию воды и хлопья не образуются, что делает процесс очистки неэффективным.
Регулирование количества образования коагулянта происходит изменением подачи напряжения и тока на блок этих электродов.
На фиг.1 схематически представлен блок для электрохимической очистки воды, где 1 - ячейка для электрохимической очистки воды, 2 - пакет электродов, 3 - электроды, в виде пластин, выполненных из сплава, содержащего алюминий железо и кремний 4 - источник постоянного тока, 5 - патрубок для подвода очищаемой воды, 6 - патрубок для отвода очищенной воды. Работа устройства происходит следующим образом.
Исходная вода поступает в блок для электрохимической очистки воды через нижний патрубок 5 и, перемещаясь между электродами 3, подвергается обработке электрохимической электрокоагуляции. Электроды подключены к источнику постоянного тока 4, позволяющее менять полярность электродов и выполнять функцию катода или анода.
Источник питания обеспечивает подачу постоянного тока 2 А с напряжением 24 В.
Длительность процесса при работе электродов в режиме анодов или катодов составляет от 10 минут до 1 часа, т.е происходит изменение полярности электродов.
3
3
В процессе электрохимической очистки за счет растворения электродов образуется гидроокись AL(OH) коагулянт Fe(ОН) и активная кремниевая кислота - флокулянт.
Результаты экспериментальных данных в блоке электрохимической очитки воды с растворимыми электродами из железа или алюминия при наличии дозирования флокулянта (полиэлектролита) приведены в таблице 1.
Таблица 1
Примеси
ХПК
Нефтепродукты
Cr
Zn
Mn
Fe
СПАВ
До очистки
500 мг
15
1,3
1,6
0,8
2,5
10
мг/л
O<sub>2</sub>/л
После очистки
250 мг
0,7
0,4
0,3
0,2
0,3
1,1
O<sub>2</sub>/л
мг/л
Результаты экспериментальных данных в блоке электрохимической очитки воды с растворимыми электродами из сплава содержащего алюминий, кремний и железо, в соответствии с разработанным устройством по полезной модели (См табл 2).
Исходная вода содержала концентрации примесей, аналогично табл.1.
Таблица 2
Примеси
ХПК
Нефтепродукты
Сr
Zn
Mn
Fe
СПАВ
После
190 мг
0,5
0,3
0,2
0,2
0,3
0,9
очистки
O<sub>2</sub>/л
мг/л
Как показывают экспериментальные данные, приведенные в таблице, применение электродов из сплава, содержащего алюминий, железо, кремний в соответствующем соотношении не ухудшает качество очистки воды. Применение указанных электродов упрощает конструкцию блока и соответственно процесса очистки, делая его саморегулируемым.
Образующаяся активная кремниевая кислота при растворении электродов, является флокулянтом и дополнительным сорбентом ионов металлов.