УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

Полезная модель относится к области очистки многокомпонентных промышленных сточных вод, загрязненных взвешенными веществами, эмульгированными жировыми компонентами, нефтепродуктами, ионами тяжелых металлов, коллоидно-диспергированными растворенными органическими соединениями и проч., в частности к устройствам для физико-химической очистки и может быть использована на предприятиях нефтеперерабатывающей, машиностроительной, легкой, пищевой промышленности, а также для сточных вод близких по составу к указанным стокам, при их малых расходах и ограниченных производственных площадях, отведенных под очистные сооружения.
2
3
2
Сточные воды промышленных предприятий, зачастую многокомпонентны, и содержат загрязнители различной природы - нефтепродукты, красители, фенолы, жиры, поверхностно-активные вещества, ионы тяжелых металлов. В настоящее время методы электрообработки получили развитие как эффективные и прогрессивные технологии в области очистки воды. Сооружения для очистки сточных вод указанными методами просты в эксплуатации, процесс обработки легко поддается управлению и автоматизации, и, кроме того, применение их позволяет без дополнительных затрат химических реагентов эффективно очищать производственные сточные воды, загрязненные одновременно органическими и неорганическими веществами. При разработке, заявленного устройства за основу был взят метод электрохимического окисления, отличающийся тем, что находящиеся в сточных водах органические вещества, под воздействием постоянного электрического тока, окисляются до более простых и нетоксичных, или полностью распадаются с образованием CO, NH и НО, а ионы тяжелых металлов восстанавливаются на поверхности катода, или образуют нерастворимые в воде вещества, взаимодействуя с продуктами электролиза в объеме обрабатываемой жидкости.
Известен аппарат, содержащий камеру флотации с размещенным в ее нижней части блоком электродов, камеру отстаивания, скребковое устройство, устройство для подачи и отвода воды (см. описание изобретения РФ 2051117 С1, МПК C02F 1/24, C02F 1/465 опубл. 21.12.1995 г.).
Известно устройство для электрохимической очистки воды, содержащее флотационную камеру, электролизер с пакетом растворимых электродов, установленный под флотационной камерой и фильтр, размещенный вдоль стенок флотационной камеры, образуя с се стенками полость для сбора очищенной воды и ее вывода через отверстие в флотационном камере (см. описание изобретения РФ 2203226, C02F 1/463, опубл. 27.04.2003 г.).
Недостатком указанных аналогов является недостаточная степень очистки сточных вод от эмульгированных жировых загрязнений, коллоидно-диспергированных растворенных органических соединений, нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является электролизер колонного типа, содержащий перфорированные электроды, выполненные из нерастворимого при электролизе материала, разделенный изолирующими прокладками, патрубки ввода и вывода очищаемой воды, дополнительно содержат камеру с насадкой, размещенной в верхней части электролизера, а электроды расположены горизонтально над патрубком ввода очищаемой воды (см. описание авторского свидетельства СССР 1033446, МПК C02F 1/46, опубл. 07.08.1983 г.).
Недостатком прототипа является невысокая эффективность очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, существенные затраты электроэнергии и безвозвратные потери большого количества катализатора.
Технической задачей является создание конструктивно простого в исполнении и надежно работающего устройства, занимающего малую площадь, надежного в эксплуатации и обеспечивающего высокую степень очистки сточных вод от многокомпонентных загрязнений.
Технический результат, который может быть получен при использовании заявленного устройства, заключается в повышение эффективности очистки сточных вод до требуемых значений концентраций загрязнений в соответствии с действующими нормативами конкретного предприятия.
Указанный технический результат достигается также тем, что устройство для очистки многокомпонентных сточных вод включает: поливинилхлоридный корпус со встроенным пакетом горизонтально чередующихся перфорированных пластинчатых электродов, количестве 20 штук, имеющих толщину 0,0015 м, которые установлены на контактных направляющих шпильках. Электроды и контактные направляющие шпильки выполнены из нержавеющей стали. Электроотрицательные и электроположительные электроды разделены между собой диалектическими прокладками и гайками, выполненными из фторопласта. Расстояние между электроотрицательными и электроположительными электродами составляет 3,5 мм. В состав устройства также входят встраиваемые: адсорбер, заполняемый сорбционным материалом, и сборный приемник флотошлама. Скорость движения жидкости в устройстве составляет не менее 0,3 м/ч. В качестве сорбционного материала используется активированный уголь марки АГ-3.
Заявленная полезная модель поясняется чертежом (фиг. 1), на котором представлено устройство для очистки сточных вод от многокомпонентных загрязнений.
Устройство содержит: кран для промывки устройства 1, направляющие контактные шпильки 2, штуцер подачи сточной воды 3, корпус устройства 4, гайки крепления контактных направляющих шпилек в корпусе установки 5, контактные гайки крепления пластин электродов 6, диэлектрические гайки крепления пластин электродов 7, диэлектрические прокладки 8, пластины электродов электролизера 9, адсорбер 10, штуцер для подачи в адсорбер сточной воды прошедшей электрохимическую обработку 11, переливное отверстие адсорбера 12, кран слива очищенной воды 13, вал скребкового механизма 14, скребковый механизм выполненный в виде лопастной мешалки 15, крышку корпуса электролизера-адсорбера 16, редуктор скребкового механизма 17, приемник флотошлама 18, болты крепления к электролизеру-адсорберу приемника флотошлама 19, крышку приемника флотошлама 20, отверстие для подачи флотошлама с помощью скребкового механизма, выполненного в виде лопастной мешалки, расположенной над поверхностью обрабатываемой жидкости, в приемник флотшлама 21, соединительную прокладку 22, кран для перекачки флотошлама 23, газоотводный патрубок 24.
Принцип работы устройства заключается в следующем. После предварительной механической очистки загрязненная жидкость из бака накопителя подается через штуцер 3 в электролизер-адсорбер, в зависимости от производительности устройства, насосом задается скорость подъема водяного столба через перфорированные пластины электродов 9, где происходит электрохимическая обработка сточной воды. При достижении сточными водами, прошедшими электрохимическую очистку, заданного уровня, последние через штуцер 11 поступают в первую камеру двухкамерного адсорбера 10 заполненного сорбционным материалом (активированный уголь) затем через приливное отверстие 12 вода поступает во вторую камеру, где при достижении заданного уровня она сливается через кран слива очищенной воды 13. Флотационная пена с помощью скребкового механизма 15 отводится в приемник флотошлама. Флотационный шлам перекачивается на обработку через кран для перекачки флотошлама 23. В процессе эксплуатации установки неизбежно происходит выделение газообразных и мелкокристаллических видов осадков. Скопившиеся газы отводятся через расположенный в крышке электролизера газоотводный патрубок 24, а накопившийся осадок удаляется путем промывки устройства с помощью крана 1.
Заявленное устройство для очистки многокомпонентных промышленных сточных вод иллюстрируется следующими примерами.
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
2
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
полн.
2
полн
2
полн.
2
полн.
2
Пример 1. Производилась очистка отработанной воды текстильного производства в количестве 1 м, предварительно прошедшей механическую очистку. Сточная вода характеризовалась следующими показателями: начальная концентрация взвешенных веществ - 95 мг/дм; БПК  - 450 мг⋅О/дм; ХПК . - 1000 мг⋅О/дм; азота аммонийный - 30 мг/дм; хлоридов - 420 мг/дм; сульфатов - 170 мг/дм; ПАВ - 30,5 мг/дм; фосфатов - 14 мг/дм; меди - 3,9 мг/дм; красителей - 11,3 мг/дм; рН - 11; температура - 20°С. Сначала очищаемую жидкость предварительно нейтрализовали раствором HCl до рН 7, а затем для интенсификации процесса электрохимической обработки воды добавляли раствор NaCl в количестве 2,5 г/м и пропускали через комбинированное устройство с перфорированными электродами из нержавеющей стали совмещенное с адсорбером. Плотность тока составляла 3,5 А/дм. Скорость движения воды в устройстве не менее 0.3 м/ч. Для интенсификации процесса электрохимической обработки волы в очищаемую сточную жидкость предварительно вводили раствор NaCl в количестве 2,5 г/м. Заполнение адсорбера осуществлялось активированным углем марки АГ - 3. Время работы устройства - 3 часа. На выходе из заявленного устройства показатели очищенной воды соответствовали допустимым нормам рыбохозяйственного водоема 1 категории и были следующими: концентрация взвешенных веществ - 8 мг/дм; БПК  - 2,8 мг⋅О/дм; ХПК  - 27 мг⋅О/дм; азота аммонийный - 0,35 мг/дм; хлоридов - 92 мг/дм; сульфатов - 71 мг/дм; СПАВ - 0,44 мг/дм; фосфатов - 1,8 мг/дм; меди - 0,001 мг/дм; красителей - менее 0,005; рН - 7,5; температура - 18°С.
3
3
3
3
2
3
3
3
Пример 2. Производилась очистка отработанной воды гальванического производства в количестве 1 м, предварительно прошедшей механическую очистку. Сточная вода характеризовалась следующими показателями: начальная концентрация тяжелых металлов - 350 мг/дм; нефтепродуктов - 35 мг/дм; рН - 3,5; температура - 35°С. Очищаемую жидкость сначала предварительно нейтрализовали раствором СаСО до рН 7, а затем для интенсификации процесса электрохимической обработки воды добавляли раствор NaCl в количестве 2,5 г/м и пропускали через комбинированное устройство с перфорированными электродами из нержавеющей стали совмещенное с адсорбером. Плотность тока составляла 3.5 А/м. Скорость движения воды в устройстве не менее 0,3 м/ч. Заполнение адсорбера осуществлялось активированным углем марки АГ - 3. Время работы устройства - 2 часа. В результате на выходе из заявленного устройства показатели очищенной воды значительно улучшились: концентрация тяжелых металлов - 45 мг/дм; нефтепродуктов - 20 мг/дм; рН - 8,5; температура - 23°С.
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
2
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
полн.
2
полн.
2
полн.
2
полн.
2
Пример 3. Производилась очистка отработанной воды табачно-махорочного производства в количестве 1 м, предварительно прошедшей механическую очистку.. Сточная вода характеризовалась следующими показателями: начальная концентрация взвешенных веществ - 90 мг/дм; БПК  - 1405 мг⋅О/дм; ХПК  - 2445 мг⋅О/дм; жиров - 8 мг/дм; нефтепродуктов - 0,6 мг/дм; аммоний - 44 мг/дм; хлоридов - 55 мг/дм; фосфатов - 0,05 мг/дм; АПАВ - 25 мг/дм; железа общ. - 0,25 мг/дм; рН - 7,3; температура - 25°С. Для интенсификации процесса электрохимической обработки воды в очищаемую сточную жидкость предварительно вводили раствор NaCl в количестве 2,5 г/м и пропускали через комбинированное устройство с перфорированными электродами из нержавеющей стали совмещенное с адсорбером. Плотность тока составляла 3,5 А/дм. Скорость движения воды в устройстве не менее 0,3 м/ч. Заполнение адсорбера осуществлялось активированным углем марки АГ - 3. Время работы устройства - 4.5 часа. На выходе очищенной воды из заявленного устройства концентрация взвешенных веществ - 40 мг/дм; БПК  - 21 мг⋅О/дм; ХПК  - 45 мг⋅О/дм; жиров - 0.5 мг/дм; нефтепродуктов - 0,1 мг/дм; азота аммонийного - 2,5 мг/дм; хлоридов - 10 мг/ дм; фосфатов - 0 мг/дм; АПАВ - 0,2 мг/дм; железа общ. - 0,05 мг/дм; рН - 6,7; температура - 20°С, что соответствует действующим нормативам для сброса в систему городской канализации (на примере г. Волгограда).
Область применения настоящей полезной модели не ограничена описанными выше примерами, приведенными лишь в качестве иллюстрирования конкретных вариантов, подтверждающих эффективность работы заявленного устройства.
Таким образом, заявленные конструктивные особенности устройства обеспечивают при очистке многокомпонентных сточных вод с различной степенью загрязнения, высокий эффект очистки но конкретным показателям, которые соответствуют требуемым нормативам.