УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОФЛОТОМЕМБРАННОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ С КОРРЕКЦИЕЙ КИСЛОТНОСТИ СРЕДЫ

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам для электрохимической очистки сточных вод от органических загрязнений с коррекцией кислотности среды (нефтепродукты, поверхностно-активные вещества, водощелочной фоторезист, красители и др.) и может быть использована на предприятиях машиностроения и приборостроения, радиоэлектроники и электротехнической промышленности, имеющих гальванические производства и производства печатных плат для создания систем локальной очистки и оборотного водоснабжения.
Известно устройство, содержащее корпус с размещенными в нем камерой электрофлотации и электролизером в виде анодной и двух боковых катодных камер и катодной камеры, расположенной по центру внутри анодной камеры [патент на полезную модель РФ № 133119 U1 МПК C02F 1/46. Устройство для очистки сточных вод производства печатных плат, содержащих водощелочной фоторезист СПФ-ВЩ; заявл. 28.03.2013; опубл. 10.10.2013. Бюл. 28].
Недостатком данного устройства является то, что очищенные воды являются сильноагрессивной средой из-за повышенной кислотности.
Известно выбранное в качестве прототипа устройство, содержащее корпус с размещенными в нем камерой электрофлотации и электролизером в виде анодной, катодной камеры, расположенной по центру внутри анодной камеры, и двух боковых катодных камер, в которых расположены анодные секции [патент на полезную модель РФ № 161969 U1 MПК C02F 1/461, C02F 1/40, C02F 101/30. Устройство для электрофлотомембранной очистки сточных вод от органических загрязнений: заявл. 16.11.2015; опубл. 20.05.2016, бюл. 14].
Недостатком данного устройства является то, что очищенные воды являются сильноагрессивной средой из-за высокой кислотности среды.
Технической задачей и результатом, на решение которых направлено заявляемое устройство для электрофлотомембранной очистки сточных вод от органических загрязнений, является коррекция кислотности осветленных очищенных вод, что позволяет исключить образование сильноагрессивной среды.
Технический результат достигается тем, что устройство включает корпус с размещенными в нем камерой электрофлотации и электролизером в виде анодной, катодной камеры, расположенной по центру внутри анодной камеры, и двух боковых катодных камер, в которых расположены анодные секции. Новым согласно предложенной полезной модели является то, что устройство снабжено трубопроводами, соединяющими анодные секции с боковыми катодными камерами электролизера.
Предлагаемое устройство иллюстрируется рисунком, на котором на фиг.1 представлен вид сверху.
Устройство состоит из корпуса 1, разделенного переливной перегородкой 2 на электролизер 3 и камеру электрофлотации 4. Электролизер выполнен в виде анодной 5, двух боковых катодных камер 6 и катодной камеры 7, расположенной по центру внутри анодной камеры. Анодная камера отделена от катодных биполярными мембранами 8.
Анодная камера 5 снабжена патрубками 9 для ввода сточной воды.
Боковые катодные камеры снабжены патрубками для ввода 15 осветленной очищенной воды и вывода 15 нейтрализованной очищенной воды. Внутри боковых катодных камер расположены биполярные мембраны 10, образующие анодные секции 11.
Анодные секции снабжены патрубками для ввода 13 и вывода 12 осветленной сточной воды и трубопроводами 14 и 24, соединяющими их с камерой электрофлотации и боковыми катодными камерами соответственно.
В анодной камере и анодных секциях боковых катодных камерах установлены вертикальные нерастворимые платиновые аноды 17, а в катодных камерах - вертикальные нерастворимые катоды 18.
В камере электрофлотации размещены в виде гребенки горизонтальные нерастворимые электроды 19 (катоды и аноды) и имеются патрубки 20 для вывода осветленной сточной воды. С противоположного от электролизера торца камеры электрофлотации находится сборник пены 21.
В верхней части, расположенной выше уровня воды, размещен пеносборный механизм 22, приводимый в движение электродвигателем 23.
2
2
+
Устройство работает следующим образом. Сточная вода, содержащая, например, растворенную и дисперсную фазу эмульсий нефтепродуктов, поступает через патрубки 9 в анодную камеру электролизера, в которой под действием токовой нагрузки на нерастворимых анодах 17 протекает электрохимическая анодная реакция разряда молекул воды с образованием газообразного кислорода и ионов водорода (2Н→О+4Н), вследствие чего происходит коррекция рН сточных вод до оптимальных значений 3-4, соответствующих изоэлектрическому состоянию капель эмульсий, и вблизи которых наиболее эффективно протекают процессы электрофлотации дисперсной фазы эмульсий нефтепродуктов. Кроме того, растворенные органические соединения частично подвергаются электрохимическому окислению на платиновых анодах 17.
-
Одновременно в боковых катодных камерах и катодной камере, расположенной по центру внутри анодной камеры, при разряде молекул воды на поверхности нерастворимых катодов 18 происходит выделение газообразного водорода и подщелачивание воды за счет образования гидроксил-ионов ОН.
Разделение продуктов катодной и анодной реакции биполярными мембранами 8 и 10 препятствует их взаимодействию друг с другом.
Далее сточная вода, содержащая растворенную и дисперсную фазу эмульсий нефтепродуктов, переливается через перегородку 2 и поступает в камеру электрофлотации 4, в которой под действием газовых пузырьков (водорода и кислорода), образующихся на нерастворимых электродах 19 (анодах и катодах) при электролизе воды, происходит процесс осветления, т.е. извлечение дисперсной фазы эмульсий нефтепродуктов.
Всплывшая в процессе электрофлотации на поверхность воды дисперсная фаза эмульсий нефтепродуктов формируется в пену, которая удаляется пеносборным устройством 22 в сборник пены 21 и далее выводится из устройства.
Для дальнейшей очистки от растворенных органических соединений нефтепродуктов осветленная сточная вода из камеры электрофлотации 4 через патрубки 20 поступает по трубопроводам 14 через патрубки 13 в анодные секции 11 боковых катодных камер электролизера, в которых растворенные органические соединения, подвергаются электрохимическому окислению на платиновых анодах 17.
Далее очищенная вода с рН 3-4 по трубопроводам 24 поступает из анодных секций в боковые катодные камеры, в которых за счет химического взаимодействия гидроксил-ионов с ионами водорода происходит образование молекул воды, вследствие чего рН повышается.
Нейтрализованная очищенная вода выводится из установки через патрубки 16.
Как показали результаты экспериментальных исследований, использование дополнительной стадии электрохимической обработки кислотной очищенной воды в боковых катодных камерах электролизера обеспечивает повышение рН с 3-4 до 6-6,5, что препятствует образованию сильноагрессивной кислотной среды.
Технический результат при решении поставленной задачи достигается за счет того, что устройство снабжено трубопроводами, соединяющими анодные секции с боковыми катодными камерами, что позволяет осуществить в них дополнительную стадию электрохимической обработки, а именно стадию коррекции кислотности очищенных вод.
Предлагаемая конструкция устройства полезной модели для электрохимической очистки сточных вод от органических загрязнений с коррекцией кислотности среды позволяет исключить образование сильноагрессивной кислотной среды и целенаправленно использовать продукты (щелочные и кислотные компоненты) электродных реакций в одном технологическом устройстве.