Электрофлотатор
Электрофлотаторы - модульные установки очистки воды (МУОВ) от тяжелых металлов, взвешенных и поверхностно-активных веществ (ПАВ) и нефтепродуктов для очистных сооружений сточных вод промышленных предприятий. Очищенная вода после электрофлотатора может быть сброшена в городскую канализацию либо, после дополнительной стадии обессоливания (коррекции анионного состава) на мембранной установке нанофильтрации / гиперфильтрации, направлена на повторное использование для оборотного водоснабжения предприятия.
Оборудование предназначено для использования, как на локальных очистных сооружения сточных вод, так и на общепромышленных станциях очистки и подготовки воды, и обеспечивает эффективное извлечение гидроксидов металлов Cu(OH)2, Ni(OH)2, Zn(OH)2, Cd(OH)2, Cr(OH)3, Al(OH)3, Pb(OH)2, Fe(OH)2, Fe(OH)2 Ca(OH)2, Mg(OH)2, взвешенных частиц, анионных и неионогенных СПАВ, нефтепродуктов в независимости от анионного состава очищаемой воды.
Рис.7. Электрофлотатор производительностью 10 м3/ч в системе оборотного водоснабжения
Технические характеристики электрофлотационного модуля
Параметры |
Значения |
|
Габаритные размеры электрофлотатора, мм: |
|
|
|
длина |
2500 |
|
ширина |
1300 |
|
высота |
1300 |
Масса, кг |
|
200 |
Производительность, м3/час |
|
10 |
Исходная концентрация загрязнений, мг/л |
не более |
|
pH |
3 |
12 |
тяжелые металлы |
10 |
100 |
взвешенные вещества |
30 |
300 |
нефтепродукты |
50 |
1000 |
Остаточная концентрация загрязнений, мг/л |
не более |
|
pH |
6,5 |
8,5 |
тяжелые металлы |
0,1 |
1 |
взвешенные вещества |
0,3 |
2 |
нефтепродукты |
0,5 |
50 |
Расход флокулянта (по сухому веществу) |
5 |
10 |
Потребляемая мощность, кВт*ч/м3 |
0,5 |
1 |
Напряжение питания электродов, В |
24 |
32 |
Срок службы нерастворимых электродов, лет |
до 10 |
|
Рис.8. Технологическая схема - Электрофлотатор для очистки сточных вод от тяжелых металлов
Сравнение эффективности электрофлотатора и электрокоагулятора
№п./п |
Параметр |
Отстаивание |
Электрокоагуляция |
Электрофлотация |
1 |
Степень очистки, % |
70 - 80 |
80 - 90 |
96 - 98 |
2 |
Производительность оборудования, м2 - м3/ч |
7-10 м2 на 5 м3/ч |
3-4 м2 на 5 м3/ч |
1,5 м2 на 5 м3/ч |
3 |
Энергозатраты, кВт ч/м3 |
Отсутствуют |
1 - 1,5 |
0,25 - 0,5 |
4 |
Вторичное загрязнения воды |
Отсутствует |
Fe 1 мг/л Al 0,5-1 мг/л |
Отсутствует |
5 |
Вторичное загрязнение твердых отходов |
Отсутствует |
до 30% (Fe, Al, Cr6+) |
Отсутствует |
6 |
Режим эксплуатации |
Непрерывный |
Периодический |
Непрерывный |
7 |
Сменные элементы |
Отсутствуют |
Fe и/или Al - анод (10-20 дней) |
Ti - анод (5-10 лет) |
8 |
Твердый отход |
Пульпа 99% влажности |
Пульпа 99% влажности |
Флотоконцентрат 94-96% влажности |
Преимущества использования электрофлотационных модулей:
высокая эффективность извлечения дисперсных веществ (гидроксидов и фосфатов тяжелых металлов и кальция, нефтепродуктов, поверхностно-активных и взвешенных веществ);
высокая производительность (1м2 оборудования - 4м3/ч очищаемой воды);
отсутствие вторичного загрязнения воды благодаря примению нерастворимых электродов ОРТА;
низкие затраты электроэнергии от 0,5 до 1 кВт·ч/м3;
отсутствие заменяемых материалов (электродов, фильтров, сорбентов и пр.);
простота эксплуатации, автоматический режим работы не требуют ежегодного ремонта и остановок;
шлам менее влажный (94-96%), в 3-5 раз легче обезвоживается и может быть использован при изготовлении строительных материалов и/или пигментов для красителей.
Степень освоения: оборудование и технология успешно эксплуатируются более чем на 60 промышленных предприятиях России. Осуществлена поставка пилотных установок в США, Канаду, Италию.
Метод очистки сточных вод в электролизере с растворимыми электродами называется электрокоагуляцией. Для изготовления анодов используют железо (сталь), алюминий, магний, часто и катоды выполняют из такого же материала, что позволяет повысить ресурс работы аппарата, периодически изменяя полярность электродов (реверс тока). В качестве анода предложено использовать вертикально расположенные перфорированные кассеты из полимерного материала (полипропилена), загруженные отходами металла, например, металлической стружкой, которые добавляют в кассеты по мере ее расходования. Такой 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 электрического поля металлический анод растворяется, на нем выделяются пузырьки кислорода:
Me → Men+ + nе, 2Н2O → O2↑ + 4H+ + 2е ,
На катоде происходит преимущественно разряд молекул воды и выделение водорода:
2Н2O+ 2е → H2↑ + 2ОH-
Выделяющиеся на электродах пузырьки газа флотируют примеси и одновременно с электрокоагуляцией идет процесс электрофлотации. Перешедшие в воду катионы металла, железа или алюминия, встречаясь с гидроксильными группами, образуют гидроксиды металлов в виде хлопьев, наступает интенсивная коагуляция. Одновременное образование хлопьев коагулянтов и пузырьков газа определяет совместное протекание процессов коагуляции и флотации, поэтому такие установки называются электрокоагуляционно-флотационными. При небольших объемах сточных вод (10-15 м3/ч) установки могут быть однокамерными, при больших — двухкамерными или многокамерными. На процессы электрокоагуляции и электрофлотации оказывает также влияние расстояние между электродами, скорость движения воды между электродами, ее температура и состав, напряжение и плотность тока. Теоретический расход электроэнергии и плотность тока зависят от материала электродов. Расстояние между электродами не более 20 мм, скорость движения воды между электродами от 0,03 до 0,5 м/с.
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 флотирующихся газов на прямо- и противоточные, по расположению электродов — на горизонтальные и вертикальные.
Метод электрокоагуляции может быть применен для обработки сточных вод, содержащих эмульгированные частицы масел, жиров и нефтепродуктов, хроматы, фосфаты, некоторые полимеры, тяжелые металлы и др. Реакция среды при этом должна быть нейтральной или слабощелочной. Эффективность очистки от масел 54-68 %, от жиров 92-99 %. На рисунке приведена технологическая схема установки очистки сточных вод электрокоагуляцией, когда часть скоагулированных примесей флотируется, другая осаждается; осветленная вода используется в оборотной системе водоснабжения.
Рисунок 9— Электрокоагуляционная установка для очистки сточных вод от нефтепродуктов 1 — решетки; 2 — гидроциклон; 3 — электрокоагулятор-отстойник; 4 — источник тока; 5 — сборник; 6 — фильтр
Вывод
Исследуя сточные воды машиностроительного завода, я узнала о видах загрязнений сточных вод. Вода, в процессе использования ее в производстве, загрязняется механическими примесями, нефтепродуктами, эмульсиями, ПАВ, СОЖ, пылью и горелой землей, кислотами, щелочами, солями, соединениями хрома, циана и др.
В ходе данного исследования, была выбрана технологическая схема очистных сооружений для очистки сточных вод машиностроительного предприятия от нефтепродуктов, СОЖ, эмульсий и масел. Очищенная сточная вода будет использоваться в оборотном цикле предприятия.
Также я узнала о различных способах очистки сточных вод от загрязнений, было найдено много схем и сооружений для очистки. Даже сильно концентрированные стоки можно очистить до минимальной концентрации загрязнений, удовлетворяющей потребителя.
Очистка будет производиться в три стадии: механическая очистка, биологическая и глубокая. Механическая очистка будет производиться в усреднителях, где происходит выравнивание качественной и количественной неоднородности общих стоков, в горизонтальных песколовках, для удаления тяжелых минеральных веществ и в нефтеловушке со встроенным пескоулавливателем. Встроенный пескоуловитель применяется для увеличения эффективности очистки воды от минеральных веществ.
Биологическая очистка производится в вертикальном отстойнике со встроенным в центральную трубу электролизером. Электролизер оснащен алюминиевыми электродами. Электрокоагуляция применяется для разрушения из сточных вод стойких эмульсий и нефтепродуктов. При электрокоагуляции эффект очистки от нефтепродуктов 54 – 68%, от жиров 92 – 99%. После электролизера вода поступает в вертикальный отстойник, где происходит ее отстаивание и далее поступает на глубокую очистку.
Глубокая очистка сточных вод будет осуществляться фильтрами с полиуретановой загрузкой.
Удаленные нефтепродукты из песколовки и нефтеловушки, отводятся в маслосборник и затем производят их обезвоживание (пропарку, сжигание).
Технологическая схема очистки промышленных стоков от нефтепродуктов представлена на рисунке 10.
1 – поступающие сточные воды; 2 – усреднитель; 3 – горизонтальная песколовка; 4 - нефтеловушка NGP-S; 5 – электролизер; 6 – вертикальный отстойник; 7 – полиуретановый фильтр; 8 – отвод очищенной воды; 9 – источник тока; 10 – маслосборник; 11 – обезвоживание масел
Рисунок 10 – Технологическая схема очистки сточных вод от нефтепродуктов