 |
Электрокоагуляция и электрофлотация
|
|
|
|
Метод очистки сточных вод в электролизере с растворимыми электродами называется электрокоагуляцией. Для изготовления анодов используют железо (сталь), алюминий, магний, часто и катоды выпол- няют из такого же материала, что позволяет повысить ресурс работы аппарата, периодически изменяя полярность электродов (реверс тока). В качестве анодов предложено использовать вертикально расположен- ные перфорированные касеты из полимерного материала (полипропи- лена), загруженные отходами металла, например, металлической стружкой, которую добавляют в кассеты по мере ее расходования. Та- кой анод называют насыпным.
Процессы, протекающие в электрокоагуляторах на электродах и в объеме раствора, определяются природой материала электродов, рН раствора и примесей, содержащихся в воде. При наложении электриче- ского поля металлический анод растворяется, на нем выделяются пу- зырьки кислорода:
Ме ® Меn+ + nе, 2Н2О ® О2 + 4Н+ + 2е,
на катоде происходит преимущественно разряд молекул воды и выде- ление водорода:
2Н2О + 2е ® Н2 + 2ОН -.
Выделяющиеся на электродах пузырьки газа флотируют примеси и одновременно с электрокоагуляцией идет процесс электрофлотации. Перешедшие в воду катионы металла, железа или алюминия, встреча- ясь с гидроксильными группами, образуют гидроксиды металлов в ви- де хлопьев, наступает интенсивная коагуляция:
Меn+ + nОН -® Ме(ОН)n.
Одновременное образование хлопьев коагулянтов и пузырьков газа определяет совместное протекание процессов коагуляции и фло- тации, поэтому такие установки называются электрокоагуляционно- флотационными. При небольших объемах сточных вод (10-15 м3/ч) ус- тановки могут быть однокамерными, при больших - двухкамерными или многокамерными.
|
|
|
На процессы электрокоагуляции и электрофлотации оказывает также влияние расстояние между электродами, скорость движения во- ды между электродами, ее температура и состав, напряжение и плот- ность тока. С повышением концентрации взвешенных веществ более 100 мг/л эффективность электрокоагуляции снижается. С уменьшени- ем расстояния между электродами уменьшается расход энергии на анодное растворение металла. Степень использования металла элек- тродов составляет 50-90 % и зависит от конструкции коагуляторов, ма- териала анода и состава очищаемой воды.
Теоретический расход электроэнергии и плотность тока зависят от материала электродов. Расстояние между электродами: для сталь- ных 5-10 мм, алюминиевых - 12-15 мм; электродная плотность тока 150-250 А/м2 для стальных и 80-120 А/м2 для алюминиевых электро- дов; скорость движения воды между электродами от 0,03 до 0,5 м/с.
Электрокоагулятор представляет собой корпус прямоугольной или цилиндрической формы, в который помещают электродную систе- му - ряд электродов. Обрабатываемая вода протекает между электро- дами, которые обычно располагаются вертикально, бывают плоскими и цилиндрическими. С внешней стороны к корпусу на изоляторах крепят две токоподводящие медные шины, которые соединяют с электродами. Как правило, электрокоагулятор служит только для образования гидроксидов металлов и агрегации частиц; процесс разделения фаз происходит в отстойниках, гидроциклонах и др. Однако есть аппараты, в которых эти процессы совмещены и протекают в одной камере. Электрофлотаторы разделяют по направлению движения воды и фло- тирующихся газов на прямо- и противоточные, по расположению элек-
тродов - на горизонтальные и вертикальные.
Метод электрокоагуляции может быть применен для обработки сточных вод, содержащих эмульгированные частицы масел, жиров и нефтепродуктов (с алюминиевыми электродами), хроматы (со сталь- ными электродами), тяжелые металлы, фосфаты, некоторые полимеры и др. Реакция среды при этом должна быть нейтральной или слабоки- слой.
|
|
|
Начальная концентрация маслосодержащих сточных вод (отрабо- танных смазочно-охлаждающих жидкостей) при очистке электрокоа- гуляцией не более 10 г/л; шестивалентного хрома и ионов цветных ме- таллов до 100 мг/л, при концентрации каждого из ионов металлов до 30 мг/л. Концентрация взвешенных веществ до 50 мг/л. Эффективность очистки от масел 54-68 %, от жиров 92-99 %. На рис.15.2 приведена технологическая схема установки очистки сточных вод электрокоагу- ляцией.
 |
Обрабатываемая вода проходит сначала предварительную грубую
Рис.15.2. Электрокоагуляционная установка для очистки сточных вод от нефтепродуктов
1 - фильтр; 2 - гидроциклон; 3 - электрокоагулятор-отстойник; 4 - источник тока; 5 - сборник; 6 - фильтр
очистку в механическом фильтре и гидроциклоне. Процесс электрокоа- гуляции происходит в электрокоагуляторе-отстойнике со встроенной в него электродной системой. Часть скоагулированных примесей флоти- руется, другая осаждается в нижней части аппарата. Флотируемые продукты из верхней части аппарата и осадок из нижней - отводятся в сборник, откуда направляются на дальнейшую переработку. Осветлен- ная вода используется в оборотной системе водоснабжения.
|
|
|
