Электрофлотатор - модульная установка 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.
Видео 1. Электрофлотатор производительностью 5 м3/час в процессе работы на очистных сооружениях гальванического производства
Функционирование оборудования основано на процессе выделения пузыриков электролитических газов малого диаметра (20-70 мкм) в процессе электролиза сточной воды и эффекта флотации - всплыния нерастворимых загрязняющих веществ на поверхность сточной воды в электрофлотаторе.
Электрофлотатор МУОВ включает в себя: корпус из полипропилена - высоконадежного и химически инертного иатериала, блок нерастворимых электродов на титановой основе, автоматическое скребковое устройство для сбора шлама с поверхности очищаемой воды, стабилизированный источник питания, крышку - зонт для подвода вытяжной вентиляции.
Электрофлотатор обеспечивает работу очистных сооружений в непрерывном режиме (до 24 часов в сутки), не требует сменных элементов и расходных материалов. 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.1. Электрофлотатор производительностью 10 м3/ч в системе оборотного водоснабжения
Таблица 1. Технические характеристики электрофлотационного модуля
Параметры
Значения
Габаритные размеры электрофлотатора, мм:
длина
2500
ширина
1300
высота
1300
Масса, кг
200
Производительность, м3/час
1
50
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.2. Технологическая схема очистки сточных вод от тяжелых металлов c электрофлотатором
Таблица 2. Сравнение эффективности электрофлотатора и электрокоагулятора
Консультацию специалистов Вы можете получить по телефонам: (495) 768-06-46 и (499) 978-49-59. Для того, чтобы сотрудники Технопарка РХТУ им Д.И. Менделеева подготовили для Вас технико-коммерческое предложение, просим Вас заполнить следующий опросный лист:
Электрофлотация - метод очистки сточных и промывных вод, технологических растворов гальванического производства и производства печатных плат от загрязнений в виде взвешенных веществ, фосфатов и гидроксидов металлов, суспензий, смолистых веществ, эмульгированных веществ, нефтепродуктов, индустриальных масел, жиров и поверхностно-активных веществ. Для интенсификации процесса электрофлотации и повышения эффективности очистки, обычно, существует предшествующая стадия нейтрализации кислых или щелочных компонентов, перевод ионов металлов в труднорастворимые соединения, т.е. образование твёрдой фазы, флокуляция и (или) коагуляция. Электрофлотатор может работать, как самостоятельно, так и в комбинации с другим оборудованием, например в качестве промежуточного звена (отстойник - фильтр) между грубой (реагентной) и тонкой очисткой (ультрафильтрация - обратный осмос).
Схема электрофлотатора: 1 - Камера флокуляции (грубой очистки), 2 - Патрубки для подачи сточной воды, 3 - Патрубки для дренажа (технологического слива), 4 - Патрубок для отвода шлама, 5 - Камера для сбора шлама, 6 -Пеносборное устройство, 7 - Уровень воды в аппарате, 8 - Перегородки, 9 - Электродвигатель, 10 - Патрубок для отвода очищенной воды, 11 - Гидрозатвор, 12 - Камера флотации (тонкой очистки), 13 - Электродные блоки, 14 - Токоподводы. Потоки: I - Сточная вода, II - Очищенная вода, III - Флотошлам.
Электрофлотатор изготовляется в форме прямоугольной емкости из полипропилена, состоящей из нескольких камер с расположенными в них электродными блоками. Корпус аппарата оборудован входными и выходными патрубками с фланцами для присоединения к трубопроводам. В верхней части аппарата на раме монтируется автоматизированное пеносборное устройство расположенное выше уровня воды и состоящее из электродвигателя и транспортера с лопатками для сбора образующейся пены (шлама). Пеносборное устройство приводится в движение электродвигателем. Процесс электрофлотации проходит следующим образом: Сточная вода поступает через патрубки 2 в нижнюю часть камеры флокуляции (грубой очистки) 1, переливается через перегородку 8 в камеру флотации (тонкой очистки) 12 и через отверстие в нижней части поступает в сборник очищенной воды 11, обеспечивающий контроль уровня в установке. После наполнения аппарата жидкостью включают источник питания, и на электроды 13 подается ток. В результате протекания процесса электролиза воды на поверхности электродов идёт выделение газовых пузырьков, которые, поднимаясь вверх, взаимодействуют с дисперсными частицами загрязнений с образованием флотокомплексов «частица-пузырьки газа». Плотность образующихся флотокомплексов меньше плотности воды, что обеспечивает их подъём на поверхность сточной жидкости и образование пенного слоя (флотошлама), состоящего из газовых пузырьков, водных прослоек и дисперсных частиц загрязнений. Очищенная вода через патрубки 10 вытекает из аппарата. Пенный слой периодически удаляется с поверхности сточной воды пеносборным устройством в направлении против ее течения в камеру 5 с конусным днищем, располагаемую в торце аппарата со стороны входа в него сточной воды. Удаление шлама происходит через патрубок 4. Выделяющиеся газы удаляются вытяжным зонтом, расположенным над электрофлотатором. Модуль конструктивно разделен на 2 части продольной перегородкой, разделяющей потоки воды и шлама в электрофлотаторе. Такая конструкция позволяет использовать электрофлотатор для обработки, как двух различных стоков (при независимом подключении камер), так и одного общего стока (при параллельном подключении камер). Слив жидкости из электрофлотатора осуществляется через дренажные штуцера 3. Интенсификация процесса флотации осуществляется путем дополнительного применения реагентов - коагулянтов и флокулянтов.
Приобрести необходимое Вам оборудование, заказть проектные работы по очистным сооружениям, а также получить консультацию специалистов Технопарка РХТУ им Д.И. Менделеева Вы можете по телефонам: (495) 768-06-46 и (499) 978-49-59
На основании классификации методов электрохимической очистки воды следует осуществлять и выбор типа аппарата, который определяется в первую очередь видом генерируемого электролитического эффекта в сточной воде Рис.1.
В зависимости от электролитического эффекта подбирается материал, и принимаются соответствующая конфигурация и конструкция электродов, камеры электролиза, а также другие технологические и конструктивные особенности аппаратов.
Простейший электрохимический аппарат (или электролизёр) для проведения электролиза с целью получения определённых продуктов представляет собой сосуд, заполненный раствором электролита, в который погружены два электрода, соединённые с источником постоянного тока.
Аппараты для электрохимической обработки сточных вод или электролизёры классифицируются по следующим признакам:
по организации процесса – на аппараты непрерывного и периодического действия;
по гидродинамическому режиму работы – на напорные и безнапорные;
по типу реактора – на открытые, закрытые, бездиафрагменные и диафрагменные;
по организации движения воды в межэлектродном пространстве – на горизонтальные, угловые, вертикальные с восходящим и нисходящим движением воды;
по организации движения воды в аппарате – на однопоточные, многопоточные и комбинированные;
по виду воздействия на дисперсную систему – электрическим полем, электродными процессами, электроразрядом, комплексным воздействием.
Рис.1. Основные виды электролитического эффекта, возникающего в электрохимических аппаратах
Конструкция электролизёра должна обеспечивать равномерное распределение тока по поверхности электродов и малые омические потери на всех участках электрической цепи. Для изготовления корпусов электролизёров применяют сталь, пластмассу, стекло, керамику и другие материалы. Электролизёр может быть снабжён устройствами для охлаждения или теплоизоляции. Гидродинамическая обстановка в электролизёре зависит от его конструкции и фазово-дисперсного состояния продуктов электродных реакций и извлекаемых загрязнений.
Для характеристики электролизёров используют экономические и энергетические показатели. Одной из величин, по которой наиболее часто сравнивают электролизёры, является напряжение на электролизёре при фиксированной плотности тока.
В различных отраслях народного хозяйства страны (в первую очередь, в машиностроении, приборостроении, авиастроении) широко применяется технология нанесения гальванических покрытий. Гальваническое производство является одним из крупных потребителей цветных металлов и достаточно дорогих химикатов. Оно расходует не менее 25% олова, 15% никеля, 50% кадмия, производимых в нашей стране. Общая поверхность изделий, подвергаемых гальваническому покрытию, на 2000 г. составила около 2 млрд м2 в год, расход кислот и щелочей для этих покрытий составляет десятки тысяч тонн.
При химических покрытиях и подготовительных операциях потери химикатов с промывными водами иногда в десятки раз превышают их расход на обработку поверхности. Ежегодно при промывке изделий после гальванических и химических покрытий из рабочих ванн выносится не менее 3300 т цинка, 2400 т никеля, 500 т хрома, десятки тысяч тонн кислот и щелочей.
Для промывки изделий после гальванических покрытий ежегодно расходуется не менее 650 м3 воды. Расход воды на промывку после подготовительных операций в 3–7 раз превышает расход воды на промывку после гальванических покрытий, т.е. на производство гальванических покрытий ежегодно расходуется более 3200 м3 воды.
Источниками загрязнения окружающей среды в гальванотехнике являются не только промывные воды, но и отработанные концентрированные растворы. Сбросы отработанных растворов по объёму составляют 0,2–0,3% общего количества сточных вод, а по общему содержанию сбрасываемых загрязнений достигают 70%. Залповый характер таких сбросов нарушает режим работы очистных сооружений, приводит к безвозвратным потерям ценных материалов.
Соединения металлов, вносимые сточными водами гальванического производства, весьма вредно влияют на экосистему водоём – почва – растение – животный мир – человек. Например, соединения кадмия даже в очень малых концентрациях оказывают резко выраженное токсикологическое действие на рыб и другие водные организмы. Соединения меди также достаточно вредны для водной среды, при концентрации более 4 мкг/л оказывают токсичное действие и тормозят развитие многих водных организмов. Весьма вредны соединения шестивалентного хрома. При концентрации в воде более 0,1 мкг/л хром начинает аккумулироваться в организме рыб, а при концентрации более 10 мкг/л оказывает токсичное действие на микрофлору водоёмов. Кадмий, медь, цинк, никель, хром и олово аккумулируются в водных организмах до весьма высоких значений. Концентрация тяжёлых металлов во многих водных бассейнах нашей страны уже достигла таких значений, когда они начинают отрицательно влиять на флору и фауну водоёмов. При поливе из водоёмов цветные металлы выносятся на поля и концентрируются в верхнем наиболее плодородном гумусосодержащем слое почве. Концентрация металлов в этом слое приводит к снижению азотфиксирующей способности почвы и урожайности сельскохозяйственных культур, накоплению металлов выше допустимых концентраций в кормах и других сельскохозяйственных продуктах.
