Основные способы электрохимической очистки сточных вод в комплексах Альфа

Основные способы электрохимической очистки сточных вод в комплексах Альфа

О.Н.Новиков

Электрохимическая очистка стоков является разновидностью физико-химического метода утилизации сточных вод. Процесс электрохимической очистки сточных вод происходит под действием электрического тока с использованием растворимых и нерастворимых электродов. Такая очистка стоков относится к безреагентным методам и благодаря примению электрического тока удобна и легко поддается  управлению и автоматизации. Физико-химическая очистка - процесс высокой интенсивности, на порядок более быстрый, чем биохимичесое разложение органических загрязнителей. Все виды электрохимической очистки используются в комплексах Альфа.

Что такое электрокоагуляция?

В зависимости от состава сточных вод применяемые для электрокоагуляции электроды изготавливаются из следующих металлов и сплавов: алюминия, железа, свинца и др. металлов, ионы которых, выходя в раствор при электролизе, обладают хорошими коагулирующими свойствами.

На растворимых электродах в ходе электролиза происходит ионизация металла с переходом в раствор его ионов:

(Mе - nе = Men+) (1),

которые гидролизуясь, образуют

(Men+ + nH2O = Me(OH)n + nH+) (2)

гидрооксиды металлов, являющиеся хорошими коагулянтами загрязнений и адсорбентами для уже скоагулированныхчастиц.

Кроме того, при прохождении стоков между электродами под воздействием электрического поля происходит нейтрализация заряда загрязняющих частиц с последующей их коагуляцией. Этот процесс можно назвать электрофлокуляцией и электрокоагуляцией.

Метод электрокоагуляции применяется для очистки стоков, содержащих  коллоидные и взвешенные частицы, а также растворенные соединения, обладающие высокой адсорбционной способностью к образующимся хлопьям гидроокисей металлов. К ним относятся  различные загрязнения: масла, жиры, нефтепродукты, ионы тяжелых металлов, фенолы, поверхностно-активные вещества, красители, туши, гуаши, акварели и прочие.

Эффект очистки стоков составляет:

  • от  поверхностно-активных веществ - 60-70%,
  • по жирам 75-95%,
  • по нефтепродуктам - до 95%,
  • по хрому - 90-98%,
  • по взвешенным веществам  - 90-95%.

Продолжительность электрокоагуляционной очистки стоков может составлять от 3 до 30 мин, расход металла - 5-200 г/м3, энергозатраты от 0,2 до 2,5 квтч/м3.

Электрокоагуляционная очистка стоков ведется в электролизерах с вертикальными  электродами, выполненными в виде прямоугольных пластин. Электродная система выполняется в виде блока плоских пластин металла, расположенных друг от друга на определенном расстоянии. 

Питание электродной системы выпрямленным током производится от блока питания, обеспечивающего электрические параметры процесса очистки электрокоагуляцией. Наши выпрямители дешевле и эффективнее, так как сделаны с учетом применения для электрокоагуляции.

Вертикальное движение жидкости при электрокоагуляции снизу вверх обеспечивает вынос выделяющихся газов и продуктов электролиза.

Что такое электрофлотация?

При электрофлотационной очистке стоков газовые пузырьки, образующиеся в процессе электролиза (водород на катоде, кислород и хлор на аноде), осуществляют флотацию загрязнений в объеме сточной воды.

В зависимости от состава сточных вод применяемые для электрофлотации электроды изготавливаются из инертных материалов с различными пропитками и покрытиями.

Электрофлотация используется для очистки стоков, содержащих нефтепродукты, жиры, масла, детергенты, взвешенные вещества и прочие загрязнения.

Эффекты очистки стока составляют:

  • по нефтепродуктам - до 90%,
  • по взвешенным веществам - до 70%,
  • по жирам - 80%,
  • по детергентам - 60-70%.

Продолжительность электрофлотоционной очистки сточных вод может варьироваться в зависимости от вида загрязнений в достаточно широких пределах (от нескольких минут до 30-40 мин), расход электроэнергии менее 1 кВт-ч/м3. Глубина слоя обрабатываемой жидкости от 0,630 до 0,655 м. 

Обоснование к применению электрофлотатора для очистки стока молочного производства

Известно, что размер капель молочного жира в молоке составляет около 8 мкм. Для эффективного удаления жира нужен метод генерации пузырьков с характерным размером, сопоставимым с вышеуказанным размером. Только в этом случаем обеспечивается высокая эффективность флотационной очистки. Обычная флотация дает пузырьки с размером от 100 до 800 мкм. Электрофлотация обеспечивает генерацию пузырьков от 4 до 40 мкм .

Учитывая производительность в 5 куб.м стока/ч, и время обработки в 30 минут (0,5 ч) рабочий объем его должен составлять:

5 куб.м/ч :* 0,5 ч=2,5 куб.м

Соответственно ближайший к данной производительности модуль Альфа-9-Н (4 куб.м) решит задачу электрофлотации

Блок питания  должен обладать мощностью не менее 10-50 кВт. Рекомендуемый режим работы будет указан в паспорте и инструкции эксплуатации к  электрофлотатору.

Для периодического удаления пенного шлама мы рекомендуем закупать у нас два электрофлотатора. Разработан вариант с непрерывным и периодическим извлечением флошлама извлечением пенного продукта.

Что такое электрохимическая деструкция?

Сущность метода электрохимической деструкции заключается в обработке сточной воды в электрореакторе с нерастворимыми в условиях анодной поляризации электродами.

Глубина минерализации органических загрязнений при деструкции определяется  как электродными редокс-процессами(катодное восстановление и анодное окисление), так и объемными реакциями под воздействием продуктов электролиза.

Обеззараживание сточных вод при деструкции происходит ионами гипохлорита, которые образуются на аноде или полученной при электрохимических процессах перекисью водорода и озоном.

При электролизе происходит разложение воды с подщелачиванием обрабатываемой жидкости у катода:

2H2O + 2e = H2 + 2OH-  (3)

и подкислением у анода

H2O - 2e = 1/2 O2 + 2H+  (4)

Гидроксид-ионы разряжаются при низком потенциале анода, образуя гидроксидные радикалы.

2ОН- - 2е = 2ОН* = Н2О2  (5)

Последние, соединяясь, дают пероксид водорода, который реагирует с органическим соединением, находящимися в стоке, вызывая их окисление.    

В процессе электролиза ри  в растворе образуются гипохлориты или хлорноватистая кислота:

Cl2+2OH-=ClO-+Cl-+H2O(6)

Cl2+OH-=HClO+Cl-(7)

Компоненты активного хлора  обладают особенно большим запасом химической энергии в момент их образования и служат сильными окислителями в соотношениях, определяющихся условиями процесса.

В большинстве случаев анодные процессы окисления способствуют некоторой дестабилизации, т.е. потере химической устойчивости органических веществ, что значительно облегчает протекание объемных процессов под воздействием продуктов электролиза.

Таким образом, при электролизе в присутствии ионов Cl- находящиеся в стоке органические загрязнения разрушаются как вследствие непосредственного электрохимического окисления на аноде, так и вследствие проходящего в объеме обрабатываемого раствора химического окисления "активным" хлором и кислородом. На электролитически нерастворимых анодах молекулы органических соединений подвергаются полному деструктивному окислению с образованием углекислого газа, воды, азота, аммиака и других газообразных продуктов.

Так, окисление гипохлорит-ионом можно иллюстрировать следующими примерами:

цианиды

CN- + ClO- = CNO-+ Cl-    (8)

CNO- + ClO- = CO2 + N2 + Cl-(9)

мочевина

CO(NH2)2 + 3ClO- = N2 + CO2 + 3Cl- + 2H2O(10)

фенол

C6H5OH + 8ClO- = (CHCOOH)2 + 8Cl- + 2CO2 + H2O(11)

Как видно из последней реакции, при окислении фенола гипохлоритом происходит разрыв бензольного кольца с образованием малеиновой кислоты и углекислого газа.Первое вещество легко очистить, от второго очищать не надо, в воде на него ПДК нет.

Всесторонняя проверка в лабораторных, полупроизводственных и опытно-промышленных условиях и в ходе длительной эксплуатации серийных очистных сооружений Альфа подтвердила высокую эффективность способа. Электрохимическая очистка гарантирует глубокое обесцвечивание промстоков (в среднем на 98%) при значительном снижении органических загрязнений (ХПК) - на 70-75%.

Технологическая нитка комплекса Альфа обеспечивает глубокую очистку стоков. Следует подчеркнуть, что комплекс Альфа - система взаимодействующих между собой устройств, каждый из которых обладает больши количество степеней свободы, в частности только для электролизера имеется более 4 разных режимов работы. Функционирование адсорбера также идет по крайней мере в трех основных режимах. Отстойник также работает в трех разных режимах. Поэтому даже имея полный комплект оборудования достичь заданных результатов можно только пр наличии "ключа", то есть технологической режимной карты. Химия таких процессов значительно сложнее, чем имеющиеся в настоящее время представления. Мы даем в данной статье только обзорную информацию по данной теме. Каждый месяц мы обнаруживаем новое явление, НОУ-ХАУ и особенности функционирования отдельных узлов или системы в целом. Только точное следование технологической режимной карте дает заданный гарантированный результат.

Эксперименты проводятся в специализированной научно-производственной лаборатории, имеющейся на нашем предприятии. Опыт запуска и эксплуатации очистных сооружений Альфа, имеющийся в распоряжении наших специалистов - основа работы нашего предприятия.

В очищенном стоке:

  • не образуется осадок;
  • стабилизируется рН;
  • уменьшается концентрация взвешенных веществ.

Такая вода может быть принята в городскую канализацию, сброшена в открытые водоемы или даже использована повторно в других технологических производствах.

Постоянный научный поиск в области электрохимии обеспечивает нам хороший технологический задел. Открыты новые явления в области электрохимии, обнаружены интересные физические эффекты и осваиваются новые области применения электрохимических процессов. Все эти разработки реализуются в унифицированном универсальном комплексе Альфа, решающим большинство экологических задач.

Процессы и аппараты электрохимической очистки стоков нами постоянно совершенствуются. В настоящее время разработана новая серия аппаратов, которые будут утилизировать концентрированные жидкие отходы, твердые промышленные и бытовые отходы, очищать большие массы воды.

 

Материалы, опубликованные на сайте защищены согласно закону об авторских правах Закон РФ от 9 июля 1993 г. N 5351-I "Об авторском праве и смежных правах" (с изменениями от 19 июля 1995 г., 20 июля 2004 г.) и не могут быть использованы без разрешения автора. 

Новые дозаторы для реагентов

Новые дозаторы для реагентов


Начато производство новых дозаторов для реагентов, снабженных  амперметрическими датчиками, обеспечивающими эффективное автоматическое управление процессом дозирования,  точное соблюдение регламента, исключая субъективный фактор.

Освоено производство люков для пищевой промышленности

ТСО- в любом количестве

ТСО - в любом количестве

Начато производство нового артикула модулей тонкослойного отстаивания из пластика. Модуль имеет больше пластин, более эффективен, расстояние между пластинами сокращено с 150 мм до 100 мм.

Производим парогенераторы

Производим парогенераторы

В качестве дополнительной оснастки к установкам Альфа-Эфир разработали мобильный огневой парогенератор на рамной конструкции с колесными опорами. Парогенератор работает на твердом топливе: щепе, дровах, ветках, древесных отходах, соломе, сухой биомассе, в том числе обезэфиренной биомассе рестений.

В неограниченном количестве поставим блоки ТСО

В неограниченном количестве поставим блоки ТСО

В неограниченном количестве изготовим блоки ТСО (тонко-слойного отстаивания), загрузку для БОС. Импортозамещения - только российское сырье и производство. Недорого. 

Flag Counter Яндекс цитирования