БЛОК АНОДНОГО ОКИСЛЕНИЯ

Изобретение относится к системам очистки сточных вод, к устройствам для предварительного окисления и подготовки воды к коагуляционной очистке.
Известна установка для очистки воды по патенту ПМ 6562, включающая электрокоагулятор с комплектом растворимых металлических электродов, напорный флотатор с системой трубопроводов подачи водовоздушной смеси и электрофлотатор с комплектом нерастворимых электродов, Устройство дополнительно снабжено блоком предварительного анодного окисления, расположенным перед блоком физико-химической очистки.
Известен патент № 2176989 (Бахир В.Н., Задорожный Ю.Г., Леонов Б.И., Паничева С.А.) Установка «АКВАХЛОР» состоит из проточных модулей, каждый из которых - диафрагменный электролизер с коаксиально установленными электродами и диафрагмой.
Катоды и аноды изготовлены из титановой трубы, при этом анод покрыт окисью рутения и иридия. Керамическая диафрагма выполнена из окисей циркония, алюминия иттрия.
Наиболее близким по технической сущности является Патент РФ 2566404 от 27.02.2015 CO 2 F 9/12 «Установка очистки вод», которая включает узел электрохимической обработки. Узел содержит блок электрохимического окисления с катодно-анодными электродами в форме пластин, покрытых оксидом рутения, и расположенный под ним многоканальный мембранный аэратор сжатого воздуха.
Блок электрохимического окисления с катодно-анодными пластинчатыми электродами включает электроды, при этом один из электродов выполнен из железа, а под вышеуказанным блоком электрохимического окисления расположен многоканальный мембранный аэратор сжатого воздуха,
Установка снабжена по крайней мере одним погружным фильтрующим элементом и дно секции было соединено со шламоприемником.
К недостаткам устройства следует отнести следующие.
Установка генерирует гипохлорит натрия, который в свою очередь выступает окислителем. При недостаточном количестве хлоридов в воде его необходимо добавлять. Гипохлорит является очистителем, но не сильным, например, он не может очистить неионогенные СПАВ, этиленгликоль и ряд других органических веществ. Установка дорогостоящая, поскольку в ее производстве используется иттрий, рутений, иридий. Наличие мембраны усложняет установку и ухудшает электропроводность.
Техническая проблема заключается в создании блока анодного окисления для эффективного окисления органических и неорганических веществ, растворенных в воде. Технический результат заключается в повышении эффективности очистки вод различного происхождения и степени загрязнения за счет создания реактора непосредственного синтеза атомарного кислорода по электрохимическому механизму.
Блок анодного окисления для очмстки сточных вод от органических и неорганических веществ, представляющий собой корпус с плоскопарралельными электродами катодами и анодами, снабженный средством для подачи кислорода в межэлектродное пространство, Патрубок для подачи очищаемой воды расположен в нижней части корпуса и оборудован патрубком ввода реагентов, в нижней части блока анодного окисления расположен рассекатель водного потока, напосредственно под электродами установлена аэрационная панель, снабженная устройством подачи воздуха, выполненная из пористых полиэтиленовых или полипропиленовых труб для подачи воздуха, при этом выходной патрубок очищенной воды оборудован патрубком ввода реагентов, а переливной карман снабжен устройством рН-коррекции.
Блок анодного окисления характеризуется наличием пластикового корпуса (1), в котором установлены плоскопараллельные пластины: аноды (2) - графит (титан, титан с покрытием), катоды (3) - сталь (углеродистая или нержавеющая). Подача воды осуществляется снизу - вверх через рассекатель (6) - выравниватель потока, выполненный в виде конусного корпуса внутри которого лопатки.
Рассекатель обеспечивает равномерную подачу воды на аноды.
Под электродами установлено устройство для подачи воздуха или водовоздушной смеси - аэрационная панель, которая предназначена для насыщения подаваемой воды кислородом воздуха. Это обеспечивает быстрое удаление водорода с катодов (отпадает необходимость мембран), при этом электропроводность жидкости не снижается, депассивирует аноды (это сохраняет проводимость), создает пленочный жидкофазный /гетерофазный режим окисления при дополнительном количестве растворенного в воде кислорода, что повышает окислительную мощность и КПД оборудования.
2
Плотности тока, подаваемые на электроды 100 ÷ 250 А/м выбраны так, чтобы выделяющийся при электролизе кислород растворялся в воде и окислял растворенные в воде вещества, а водород «стекал» вертикально вверх по поверхностям катодов. Вода переливается через стенки электрохимической ванны в желоб, расположенный по периметру этой ванны. Сборный желоб оборудован «лоханкой» для размещения рН-метра (10), red-ox-метра или другого ионометра для управления работой БАО в автоматическом режиме. Выход (9) из блока анодного окисления (БАО) оснащен подачей реагента. На входе и на выходе блока анодного окисления имеются патрубки (5) для ввода коагулянта, который вступает в химическую реакцию и хемосорбирует окисленные продукты, получаемые при анодном окислении растворенных веществ. Возможно введение как одинакового реагента, так и различных, чтобы кондиционировать воду на выходе из БАО. Под электродами располагается аэрационная панель (7), предназначенная для насыщения подаваемой воды кислородом воздуха через устройство подачи воздуха (8). Панель выполнена из пористых полиэтиленовых или полипропиленовых труб, в которые подается воздух. Воздух перемешивает воду в анодном пространстве и добавляет растворенного кислорода, что повышает эффективность окисления в БАО. Для создания необходимой среды (рН, массообменный носитель, коагулянт и т.п.) входная труба оборудована патрубком ввода реагентов (5). Для корректирования состава окисленной воды переливной карман БАО оборудован устройством рН-коррекции (10).
На Фиг. представлено схематическое изображение блока анодного окисления, где
1 - корпус с электродами в виде плоскопараллельных пластин
2 - аноды
3 - катоды
4 - входной патрубок для подачи воды
5 - патрубок ввода реагентов
6 - рассекатель потока
7 - аэрационная панель
8 - устройство подачи воздуха
9 - выходной патрубок
10 - устройство pH - коррекции.
Блок Анодного Окисления предназначен для:
- непосредственного окисления веществ в анодной зоне;
- генерирования растворенного кислорода для последующего окисления органических и неорганических веществ;
- генерирования окислителей (например, гипохлорита) из растворов солей для последующего их использования для окисления растворенных веществ или обеззараживания воды.
В межэлектродном пространстве протекают процессы окисления веществ, при этом возможно дозировать катализаторы в межэлектродное пространство для улучшения протекания процессов и избежания обратимости реакции.
Устройство производит окисление органических веществ и неорганических веществ, растворенных в воде.
Технический результат по сравнению с Патентом РФ 2566404 достигается за счет регулирования состава воды в межэлектродном пространстве с применением реагентов, вводимых через патрубок ввода реагентов (5) и дозировкой кислорода воздуха через аэрационную панель (7), которая снабжена устройством подачи воздуха (8) и отсутствием керамической мембраны, оказывающей негативное влияние (снижение электропроводности) на процесс окисления и его мощность.
рН регулировка (10) на выходе (9) и дозировка реагента создает условия для высокоэффективного использования образовавшегося атомарного кислорода.
Например: Состав воды до вхождения в БАО
Железо 2+
5 мг/л
Метанол
3 мг/л
Аммоний-ион
5 мг/л
Муравьиная кислот
< 0,1 мг/л
Нитрат-ион
0,5 мг/л
ХПК
35 мгО<sub>2</sub>/л
БПК<sub>5</sub>
20 мгО<sub>2</sub>/л
После пропускания через установку с расходом 1 л/час и током 1,5 А состав воды изменяется.
Железо 2+
< 0,1 мг/л
Железо 3+
5 мг/л
Метанол
0,5 мг/л
Аммоний-ион
0,6 мг/л
Муравьиная кислот
3,5 мг/л
Нитрат-ион
7,5 мг/л
ХПК
20 мгО<sub>2</sub>/л
БПК<sub>5</sub>
< 4 мгО<sub>2</sub>/л