Гальванокоагулятор для очистки сточных вод

Полезная модель относится к области прикладной электрохимии и может быть использована для очистки поверхностных, пластовых и промышленных сточных вод от ионов тяжелых металлов, мышьяка, хрома, фтора, органических флотореагентов, нефтепродуктов.
Известен «Гальванокоагулятор для очистки воды» [RU №2006480 МПК C02F 1/46, публ. 30.01.94], содержащий цилиндрический корпус с загрузкой из кокса и железного или медного скрапа, в котором по оси корпуса установлен вал, снабженный лопатками, причем высота лопатки составляет 0,85-0,95 от радиуса аппарата. Вал с лопатками в данном аппарате используется для перемешивания обрабатываемого водного раствора и загрузки размещенной в корпусе. Корпус оборудован устройствами для подачи и отвода воды.
Недостатком этого устройства является то, механическое перемешивания элементов гальванической пары не позволяет добиться высокой скорости и стабильного образования нерастворимых соединений и как следствие, снижает эффективность очистки обрабатываемого водного раствора. Также при обработке воды с большой концентрацией органических (загрязнителей) примесей, часть стружки, не затрагиваемая механическими мешалками, зарастает загрязнениями, что приводит к ухудшению эффективности очистки обрабатываемого водного раствора, не обеспечивая интенсивного протекания процесса гальванокоагуляции и эффективного удаление примесей.
Наиболее близким является гальванокоагулятор для очистки сточных вод, выбранный за прототип [RU №2113412, МПК С02Р 1/463, публ. 20.06.1998] как наиболее близкий по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели. Гальванокоагулятор содержит цилиндрический корпус, установленный с возможностью вращения вокруг продольной оси, воронку для загрузки частиц гальванической пары, расположенную у одного из торцов корпуса с зазором относительно него. Гальванокоагулятор содержит расположенный внутри цилиндрического корпуса барбатер, выполненный в виде двух пересекающихся и соединенных между собой трубок. Каждая из трубок имеет отверстия, выполненные по винтовой линии, шаг которой равен двум длинам трубки. Один из концов барбатера жестко закреплен в воронке, а другой подсоединен к системе подачи сжатого воздуха. Внутри корпуса размещается гальваническая пара.
Недостатком устройства-прототипа является высокая энергоемкость из-за необходимости вращения корпуса гальванокоагулятора, загрузки и очищаемой воды. Предложенная конструкция барботера гальванокоагулятора позволяет производить аэрацию только в зоне своего расположения, не захватывая весь объем очищаемой жидкости.
Задачей полезной модели является создание эффективного и компактного аппарата для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, нефтепродуктов и прочих примесей в том числе и органического происхождения.
Технический результат заключается в повышении эффективности очистки воды от ионов тяжелых металлов, примесей органического происхождения путем интенсификации образования флокул гальванопара-загрязнитель и в повышении производительности очистки воды за счет введения ряда конструктивных элементов.
Указанный технический результат достигается тем, что заявляемая полезная модель, как и прототип, содержит барбатер, расположенный внутри цилиндрического корпуса и подключенный к системе подачи сжатого воздуха, патрубок подачи и отвода очищенной воды.
В отличие от прототипа корпус гальванокоагулятора расположен вертикально. Вертикальное расположение корпуса является технологической необходимостью для предотвращения осаждения частиц гальванических пар и является наиболее подходящим для создания вихревого движения смеси частиц гальванических пар с помощью потока воздушной смеси.
Барбатер, выполненный в виде пересекающихся и соединенных между собой трубных гребенок, позволяет подавать сжатый воздух в корпус гальванокоагулятора, тем самым поддерживать во взвешенном состоянии гальванозагрузку, а также окислять органические загрязнения, находящиеся в очищаемой воде.
Вдоль оси корпуса гальванокоагулятора установлена мешалка.
Использование мешалки необходимо в случае наличия крупных частиц гальванических пар (к примеру, медной и железной стружки) и обработки воды с большой концентрацией примесей. После запуска и установления стабильного перемешивания мешалка отключается, перемешивание осуществляется исключительно за счет аэрации.
Гальванокоагулятор для очистки сточных вод (фиг. 1) содержит корпус 1, крышку корпуса гальванокоагулятора 2, в которую входит патрубок для подачи обрабатываемой воды 3, а также патрубок 4. Патрубок 4 предназначен, во-первых, для гальванозагрузки (смеси железной и медной стружки в соотношении 1:1), и, во-вторых, для отвода отработанного воздуха. На корпусе гальванокоагулятора на расстоянии 1/3 - 1/2 от верха расположен патрубок для отвода очищенной воды 5. Внутри корпуса расположен барботер 6, выполненный в виде трубчатых гребенок. Трубчатые гребенки (фиг. 2) присоединены к системе подачи сжатого воздуха через патрубок 7. Вдоль оси корпуса гальванокоагулятора расположена мешалка 8, которая приводится в действие электромеханическим приводом 9.
Находящаяся в корпусе 1 гальванозагрузка в виде железной и медной стружки образует множество микрогальванических пар, где катодом является частицы меди, а анодом - железная стружка. В процессе работы гальванокоагулятора железо окисляется, образуя гидрокисды железа, которые становятся коагулянтами и захватывают ионы металлов и неметаллов. При подаче сжатого воздуха в барбатер 6 воздух выходит из отверстий и создает вихревое движение очищаемой воды. При обработке высокозагрязненного водного раствора или при использовании крупных частиц гальванических пар необходимо использовать мешалку 8, которая приводится в движение электромеханическим приводом 9.
По окончании очистки водный раствор удаляется через патрубок для отвода очищенной воды 5. Водный раствор на выходе должен быть с темно-желтым оттенком (из-за присутствие окисленного железа).
Таким образом, повышение эффективности очистки сточных вод и увеличение удельной производительности заявляемого устройства достигается за счет того, что для очистки воды и высокоэффективного перемешивания очищаемой воды и загрузки в неподвижном аппарате применяется воздушная смесь (при высоких концентрациях загрязнений в воде или крупных частицах гальванозагрузки дополнительно включается мешалка).