Гальванокоагулятор

Гальванокоагуляционный метод очистки промышленных сточных вод от ионов тяжелых и цветных металлов, цианидов, органических и металлосодержащих красителей, поверхностно-активных и моющих веществ, других органических веществ за счет высоких технологических, экономических, природноохранных и эксплуатационных показателей завоевал в последнее время достаточную популярность.

Метод основан на электрохимической обработке сточных вод в электрическом поле и под действием электрического тока, возникающем при переменном контакте гальванопары, состоящие их электродов, имеющих в водных растворах различные стандартные потенциалы (Е).

Наиболее перспективным из них являются алюминий (AI), железо (Fe), медь (Сu) и углерод (С).

Метод гальванокоагуляции выгодно отличатся от других электрохимических методов простой аппаратурного оформления, низкими энерго- и эксплуатационными затратами.

Процессы осуществляются в «гальванокоагуляторах» - проточных вращающихся барабанах, в которые в качестве электродов гальванопары загружается смесь железного скрипа с дробленным коксом без введения химических реагентов.

Важным преимуществом данного способа является возможность его применения, как при малой, так и при довольно высокой концентрации в очищаемых стоках ионов шестивалентного хрома, тяжелых и цветных металлов, различных органических веществ.

Исходная концентрация загрязнений и рН сточных вод определяются технологическими регламентами на основании результатов экспериментальных работ.

В процессе очистки сточных вод этим методом не выделяются вредные вещества и опасные газы, а за счет частичного удаления сульфатов и фосфатов снижается общее солесодержание очищаемых стоков. Это метод не только обеспечивает глубокую очистку стоков, но одновременно, за счет электродных реакций приводит к нейтральной реакции как кислые, так и щелочные стоки, а низкий расход электроэнергии и отсутствие необходимости использования листового металла (по сравнению с электрофлотацией и электрокоагуляцией) делает его гораздо предпочтительней других электрохимических методов.

Этот же метод кардинально отличается от реагентного не только отсутствием дополнительного загрязнения анионной части стоков применяемыми реагентами, неприрывностью процесса, отсутствием на очистных сооружениях вредных газовых испарений, но и полученем осадка малоопасного IV-класса опасности и реальной возможностью его утилизации.

Принимаем 20 гальванокоагуляционных модулей, расход воды на каждый модуль составляет 60 м³/сут (2,5 м³/ч).

Площадь полезного сечения при диаметре стальной трубы 0,8 м:

S_n= (23)

S_n= ²

Высота активной загрузки при времени контакта обрабатываемой воды 10 мин (0,17 ч):

Н= (24)

Н=

Общая высота модуля при соотношении объема загрузки и общего объема 0,7 м:

Н_общ= (25)

Н_общ= м

Объем активной загрузки:

V=S_n·Н (26)

V=0,5·1,06=0,53 м³

Масса каждого компонента активной загрузки вычисляется из насыщенного веса:

М_{акт.загр}=V·γ (27)

М_{акт.загр}=0,53·443=234,79 кг

где: γ – насыпной вес активной загрузки (γ=443 кг/м).

Так как массовое соотношение, в данном случае, 4:1, тогда масса стружки:

М_струж=М_{акт.загр.}·4 (28)

М_струж=234,79·4=939,16 кг

Сумарный объем обрабатываемой воды для 1 модуля исходя из коэффициента использования стальной стружки 0,9 и максимальной концентрации железа в обрабатываемой воде 100 мг/л (0,1 кг/м³):

(29)

Q₁= ³

Минимальная продолжительность работы при 16 часовой работе в сутки:

Т= (30)

Т=

Технические характеристики модуля по результатам данного расчета:

• производительность 3,125 м³/ч

• габаитные размеры: диаметр 0,8 м

высота загрузки 1,06 м

общая высота 1,51 м

масса стружки 939 кг

масса активной загрузки 234,8

минимальная продолжительность работы модуля 7 дней

максимальная потребляемая мощность 7,4 кВт·ч/м³

оптимальное рН 2,3-2,8.

Требования, предъявляемые к загрузке: железную стружку следует предварительно обезжирить и протравить.

За счет разности электрохимических потенциалов в месте контакта частиц железо поляризуется анодно, а (СГН) катодно, вследствие чего образуется точечный короткозамкнутый элемент Fe – СГН, вызывающий в месте контакта и в непосредственной близости от него эффект гальванокоагуляции – совокупность ряда электрохимических и физических процессов: растворение материала анода-железа и переход его в воду (Fe⁺³), электролиз воды и, как следствие, подкисление прианодного подщелачивание прикатодного слоя воды, затем окисление Fe²⁺ – Fe³⁺ и образование гидратированных форм различных соединений железа.

Равномерное диспергирование воздуха спасобствует быстрому протеканию процессов окисления и позволяет избежать зашламления пор загрузки за счет флотации пузырьками воздуха.