Результат интеллектуальной деятельности: ЭЛЕКТРОФЛОТАТОР

Изобретение относится к физико-химической очистке сточных вод, в частности от эмульгированных жировых загрязнений предприятий АПК, нефтепродуктов, и может быть использовано на предприятиях нефтеперерабатывающей, машиностроительной и пищевой промышленности.

Известен аппарат, содержащий камеру флотации с размещенным в ее нижней части блоком электродов, камеру отстаивания, скребковое устройство, устройство для подачи и отвода воды (патент RU 2051117 C1, МПК C02F 1/24, C02F 1/465, опубл. 21.12.1995 г.). Недостатком аппарата является недостаточная степень очистки сточных вод от эмульгированных жировых загрязнений и нефтепродуктов.

Известен электрофлотатор, содержащий корпус с размещенными в нем электродами в виде стальной проволочной сетки, камеру сбора флотационного шлама (патент RU 2102330 C1, МПК C02F 1/465, опубл. 20.01. 1993 г.).

Недостатком электрофлотатора является недостаточная степень очистки сточных вод от эмульгированных жировых загрязнений и нефтепродуктов.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является электрофлотатор, содержащий корпус с патрубками для отвода суспензии и отвода чистой воды, лоток для шлама, размещенные в нижней части корпуса электроды в виде анода и катода, механизм перемещения катода в вертикальном направлении (патент RU 107147 U1, 1/465(2006/01), опубл. 09.03 2011 г.), который принят за прототип.

Недостатком прототипа является недостаточная степень очистки сточных вод от эмульгированных жировых загрязнений и нефтепродуктов.

Задача предлагаемого изобретения заключается в повышении степени очистки сточных вод от эмульгированных органических веществ (жиров, белков, масел, нефтепродуктов).

Технический результат достигается благодаря тому, что электрофлотатор, содержащий корпус с патрубками для подвода сточной и отвода чистой воды, патрубок для отвода пены, размещенные в корпусе анод и катод, в отличие от прототипа, корпус разделен на камеру электрофлотации и камеру доочистки с катализом вертикальной перегородкой с нижним переливом, в верхней части камеры электрофлотации выделен отсек для сбора водорода, в верхней части камеры доочистки выделен отсек для сбора кислорода, которые снабжены отводящими трубопроводами водорода и кислорода соответственно, в камере электрофлотации расположены катод и анод перпендикулярно друг другу, катод имеет форму цилиндра, расположен по вертикальной оси камеры, анод выполнен в виде сетки и расположен под анодом, параллельно основанию камеры, в нижней части камеры доочистки с катализом жестко закреплена решетка для катализатора.

При электролизе воды под действием постоянного тока на электродах образуются пузырьки газа: на катоде - водорода, а на аноде - кислорода. Процесс флотационной очистки сточных вод заключается в соединении пузырьков газа, образовавшихся в результате электролиза воды на электродах, и частиц органических соединений (жира, белка, нефтепродуктов), находящихся в сточных водах во взвешенном состоянии, и последующем флотировании (всплывании) указанных соединений на поверхность воды с образованием пены.

Процесс электролиза, то есть образование пузырьков газа на электродах, зависит от плотности тока. С увеличением плотности тока увеличивается количество пузырьков газа, выделяющегося на электродах и участвующего в процессе флотации частиц органических соединений. С увеличением плотности тока в результате бурного выделения пузырьков газа процесс флотации замедляется. Оптимальным является плотность тока 10-15 мА/см². Плотность тока регулируется путем изменения величины напряжения на входе выпрямителя при помощи автотрансформатора. В качестве выпрямителя используется ВСА-МБ-К, в качестве автотрансформатора - ЛАТР-1.

Процесс окисления органических соединений усиливает применение катализатора (MnO₂), используемого в качестве загрузки в камере доочистки и катализа.

На чертеже представлена схема электрофлотатора.

Электрофлотатор содержит корпус 1 с патрубками для подвода сточной воды 2 и отвода очищенной воды 3, патрубок для отвода пены 4 и размещенные в корпусе 1 анод 5 и катод 6. Корпус разделен на две камеры электрофлотации 7 и доочистки 8 сплошной перегородкой 9 с нижним переливом (переливным отверстием) 10, в камере электрофлотации катод 6 и анод 5 расположены перпендикулярно друг другу. Анод 5 имеет форму цилиндра и расположен по вертикальной оси камеры 7, катод 6 выполнен в виде сетки и расположен горизонтально ниже анода, верхняя часть камеры 7 закрыта сборником водорода 11 с отводящим трубопроводом 12, в нижней части камеры доочистки 8 жестко закреплена газораспределительная решетка 13 с расположенной на ней загрузкой в виде катализатора 14, верхняя часть камеры 8 закрыта сборником кислорода 15 с отводящим трубопроводом 16.

Электрофлотатор работает следующим образом.

Сточная вода через патрубок 2 подается в камеру электрофлотации 7. Включается источник постоянного тока (не показан) и подается напряжение на анод 5 и катод 6. При этом происходит электролиз воды с выделением пузырьков водорода и кислорода. Анод 5, имеющий форму цилиндра, расположен по вертикальной оси камеры, основную роль в процессе флотации частиц выполняют пузырьки, выделяющиеся на его поверхности - это пузырьки кислорода. Пузырьки водорода, поднимаясь вверх, при своем движении увлекают находящиеся в сточных водах во взвешенном состоянии жиры, белки, нефтепродукты.

Таким образом, в камере электрофлотации загрязнения, извлекаемые из стоков, собираются на поверхности воды в виде пены и через патрубок 4 выводятся из корпуса. Водород собирается в сборник 11 и отводится через трубопровод 12.

Далее, недостаточно очищенная сточная вода через нижнее переливное отверстие 10, перегородку 9 переливается в камеру доочистки 8. В камеру доочистки 8 попадают сточные воды с остаточными загрязнениями, насыщенные кислородом. За счет кислорода происходит окисление органических соединений (жиры, белки, нефтепродукты). Эффективность окисления усиливается за счет загрузки в камеру доочистки на решетку 13 катализатора 14 (MnO₂) и образования псевдоожиженного слоя за счет направления насыщенных кислородом сточных вод под газораспределительную решетку 13 через переливное отверстие из камеры электрофлотации. Кислород, проходя через камеру доочистки, собирается в сборник 15 и отводится через трубопровод 16, а очищенная вода отводится из корпуса через патрубок 3.

При концентрации в исходной сточной воде следующих загрязнений: белков - 100 мг/л, нефтепродуктов - 30 мг/л, жиров - 80 мг/л, эффективность очистки составляет соответственно 79%, 84%, 92%.