Электрофлотация это способ очистки

Электрофлотационная очистка бытовых стоков, содержащих моющие средства

Ю. И. Паршина, инженер РХТУ им. Д. И. Менделеева

В настоящее время большое внимание уделяется проблеме охраны окружающей среды от различных загрязнений – отходов производства и продуктов жизнедеятельности людей. Одним из главных источников загрязнений бытовых сточных вод являются моющие средства. Важнейшими из них являются синтетические моющие средства (СМС). Рецептуры современных СМС представляют собой сложные смеси различных веществ. Основной составной частью CMC являются органические поверхностно-активные вещества (ПАВ), обладающие смачивающей, эмульгирующей, пептизирующей и пенообразующей способностью. Совокупность этих свойств обусловливает их моющее действие. Для усиления моющего эффекта поверхностно-активных веществ в состав синтетических моющих средств вводят щелочные и нейтральные электролиты, алкилоламиды, карбоксиметилцеллюлозу и др. Полезными добавками являются отбеливающие вещества (перекисные соли, оптические отбеливатели).

Недостатком большинства CMC является их трудная биоусвояемость в сточных водах микроорганизмами, т. к. они являются фактически ядами для них. Поэтому сточные воды, содержащие синтетические моющие средства, сильно загрязняют водоемы (реки, озера). Попадание ПАВ в водоемы оказывает неблагоприятное влияние на органолептические (цвет, запах, вкус) и бактериологические показатели воды. Это происходит не только за счет свойств этих веществ, а в основном в результате стабилизации в воде других соединений, которая возможна вследствие способности ПАВ к солюбилизации и эмульгированию. Таким образом, сточные воды необходимо очищать.

Используемое для очистки сточных вод от загрязняющих их примесей оборудование, принцип работы которого основан на традиционных способах механической и физико-химической обработки, часто оказывается недостаточно эффективным или не может быть использовано из-за дефицита производственных площадей либо по другим причинам. Поэтому разработка и внедрение высокоэффективного оборудования и технологических приемов, позволяющих очищать сточные воды до требуемых параметров, является актуальной задачей в технологии водоочистки. В настоящее время наиболее рациональными и достаточно эффективными способами очистки рассматриваемых сточных вод является сочетание электрохимических и сорбционных процессов.

Для очистки сточных вод, содержащих моющие средства, в Российском химико-технологическом университете им. Д. И. Менделева разработан типоразмерный ряд многоцелевых электрофлотаторов-фильтров (ЭФФ) производительностью 1, 5 и 10 м 3 /ч. Удаление загрязнений из воды в ЭФФ происходит за счет совмещения процессов электрофлотации и сорбции.

Процесс электрофлотации основан на всплытии частиц дисперсной фазы за счет пузырьков газа: водорода и кислорода. В очищаемой воде или моющем растворе при определенных условиях выделяется множество мельчайших пузырьков газа, которые при всплытии сталкиваются с частицами загрязнений и за счет действия молекулярных и электростатических сил, способствующих слиянию частиц загрязнений с газовыми пузырьками, транспортируются на поверхность раствора. Присутствующие в воде ПАВ способствуют слипанию газовых пузырьков с частицами загрязнений и образованию на поверхности раствора пенного слоя. Сюда же выносятся отдельные компоненты моющих средств, физически адсорбирующиеся на частицах загрязнений и образующие нерастворимые комплексы с загрязнителями или солями воды. Большое влияние на степень извлечения загрязнений имеет размер газовых пузырьков. Слишком большие пузырьки быстро всплывают на поверхность и вызывают турбулизацию жидкости. Если при вакуумной флотации размеры воздушных пузырьков составляют 0,2–0,5 мм, то при электрофлотационной обработке образуются мелкодисперсные газовые пузырьки размером 20–80 мкм.

Электрофлотационный способ имеет ряд преимуществ по сравнению с другими способами флотации: простота изготовления аппаратов и несложность его обслуживания; возможность регулирования степени очистки жидкости в зависимости от фазово-дисперсного состояния путем изменения только одного параметра (плотности тока) в технологическом процессе; высокая степень дисперсности газовых пузырьков, обеспечивающая эффективность прилипания к ним нерастворимых примесей; отсутствие вращающихся частей в рабочей зоне аппаратов, гарантирующее надежность их работы и исключающее перемешивание обрабатываемой жидкости и измельчение содержащихся в ней взвешенных частиц; дополнительная минерализация растворимых органических загрязнений с одновременным обеззараживанием сточных вод за счет образующихся на аноде продуктов электролиза – атомарного кислорода и активного хлора.

Электрофлотация позволяет удалять из воды примеси, находящиеся в эмульгированном и суспендированном виде, взвешенные вещества и коллоидные частицы, а фильтрование на активном угле – примеси, находящиеся в растворенном виде, например, органический углерод, тяжелые металлы, а также позволяет снизить цветность обрабатываемых вод.

Электрофлотатор-фильтр (см. схему) состоит из прямоугольного корпуса (1), выполненного из пропилена, блока нерастворимых электродов (12), пеносборного устройства (6) и угольного фильтра (11). Загрязненная моющая жидкость через патрубок (2) поступает в камеру грубой очистки. В ней происходит выделение ПАВ и наиболее крупных частиц загрязнений. Далее вода через вертикальную перегородку (7) переливается в камеру тонкой очистки для отделения мельчайших взвесей. Всплывшая пена вместе с загрязнениями сдвигается с поверхности жидкости пеносборным устройством со скребковым механизмом (6) в приемник пены (5), а вода через отверстия в нижней части перегородки (8) – на угольный фильтр. Отвод пены из установки осуществляется через патрубок (4), а очищенной воды через патрубок (10).

Интенсификация процесса очистки может осуществляться путем дополнительного применения коагулянтов. В этом случае ввод рабочего раствора осуществляется через патрубок (3).

Оптимальными параметрами процесса электрофлотосорбционной очистки сточных вод в установке производительностью 10 м 3 /ч являются: плотность тока 0,5–1,5 А/дм 2 , продолжительность процесса 20–25 мин. Эффекты очистки составляют: по ПАВ – 98%, по химическому потреблению кислорода – 95%, взвешенным веществам – 99,9%, обесцвечиванию – 90%. Расход электроэнергии составляет 0,2–0,5 кВт•ч/м 3 . Габаритные размеры установки 2100x1115x1500 мм.

Процесс очистки сточных вод полностью автоматизирован. Система автоматизации предусматривает автоматическое измерение, регулирование и сигнализацию основных параметров технологического процесса: величины рН, расхода и уровней жидкости, степени очистки, значений тока и напряжения.

1 – корпус; 2 – патрубок для подачи воды; 3 – патрубок для подачи реагентов; 4 – патрубок для отвода пены; 5 – пеноприемник; 6 – пеносборное устройство; 7, 8 – перегородка; 9 – мотор-редуктор; 10 – патрубок для отвода воды; 11 – угольный фильтр; 12 – электроды.

Источник

Электрофлотация – новый способ очистки сточных вод

Российские ученые не оставляют попыток найти новый эффективный способ очистки стоков. Исследователи из РХТУ имени Менделеева утверждают, что электрофлотация воды – это перспективное направление, которое отличается высокой скоростью и качеством.

Как очищают воду сейчас?

В настоящее время для очистки воды применяются углеродные материалы с высокими адсорбционными свойствами, поверхность которых обладает гидрофобными способностями. Они хорошо справляются с очисткой жидкости от таких загрязнителей, как бактерии, вирусы, ионы тяжелых металлов, и пр.

Но, применение этих веществ для очистки сточных вод является не слишком эффективным и довольно длительным процессом. Ведь очищенная вода после удаления загрязнителей должна еще отделиться от осадка. Поэтому она нуждается в отстаивании, иногда, довольно длительном, в несколько суток.

Что такое электрофлотация воды?

Новый физико-химический метод, предлагаемый учеными для очистки сточных вод, называется электрофлотацией. Это процесс, когда через жидкость пропускается электрический ток. В результате его воздействия выделяются пузырьки электролитических газов – кислорода и водорода. Они захватывают частички загрязнений и поднимаются вместе с ними на поверхность.

Ученые утверждают, что метод электрофлотации недорогой и довольно эффективный. Причем, протекает он с достаточно высокой скоростью, что также является немаловажным фактором при очистке сточных вод в промышленных масштабах.

Результаты экспериментов

Эксперименты по очистке воды методом электрофлотации проводились на различных растворах. Они дали весьма впечатляющие результаты. Всего после 5 минут обработки жидкости электрическим током было отделено 90% углеродных соединений от чистой воды.

Ученые сделали вывод, что метод электрофлотации эффективен. И, несмотря на то, что эксперименты были проведены на в лабораторных условиях на модельных растворах, он вполне применим для очистки сточных вод предприятий различного профиля.

Электрофлотация воды: перспективы внедрения

После внедрения метода электрофлотации промышленные предприятия смогут быстрее и эффективнее обрабатывать воду, задействованную в производственном процессе. Следовательно, появится возможность использовать ее повторно или сливать в водоемы в более экологически чистом виде.

Метод уже применяется на предприятиях пищевой промышленности. Есть надежда, что вскоре его примут во внимание нефтеперерабатывающие и машиностроительные концерны. Ведь помимо вышеперечисленных загрязнений, электрический разряд может удалять фосфаты, эмульгированные жиры, ПАВ, смолистые вещества, тяжелые металлы и другие.

Источник

Флотационное оборудование, флотатор

Электрофлотация

Метод электрофлотации основан на образовании пузырьков воздуха в процессе электролиза. Для этого используются электрофлотационные установки (рис 8).

Рисунок 8. Принципиальная схема электрофлотатора: 1 — положительно заряженный электрод (анод); 2 — отрицательно заряженный электрод (катод); 3 — камера флотации; 4 — подводящий карман; 5 — скребковый механизм; 6 — сливной патрубок; 7 — отводящий карман; 8 — камера дополнительной очистки.

Через подводящий карман сточные воды, являющиеся электролитом, поступают в камеру флотации. Принцип работы заключается в пропускании постоянного электрического тока через очищаемую жидкость. При этом на электродах происходит образование пузырьков воздуха, в частности на катоде формируются пузырьки водорода, которые флотируют раствореннные тонкодисперсные частицы и поднимают их в слой пены. Пена удаляется скребковым механизмом, а очищенная вода поступает в камеру дополнительной очистки и отводится через карман очищенной воды.

Расположение электродов под наклоном в не менее 30 о позволяет удалять из межэлектродного пространства пузырьки большой крупности и осаждающиеся примеси, которые легко скользят по наклонной плоскости.

Существуют конструкции электрофлотаторов с другими схемами расположения электродов (рис. 9), где 3 — анод, 4 — катод.

Рисунок 9. Возможные схемы расположения электродов в электрофлотаторах

Электрофлотаторы имеет одно — , двухкамерное или многокамерное конструктивное оформление.

Преимуществами электрофлотации следует считать:

• высокая степень очистки;
• отсутствие необходимости в применении коагулянтов при применении растворимых электродов (железных или алюминиевых);
• сокращение времени пребывания сточных вод во флотационной камере;
• электрохимические процессы способствуют дополнительному обеззараживанию сточных вод.

Минусами электрофлотации являются:

• защелачивание прикатодного пространства и образование солей на электродах;
• при использовании растворимых электродов необходима дополнительная очистка от гидроокисей и солей;
• высокие энергозатраты на приобретение, обслуживание электродов и электроэнергию.

Электрофлотаторы эффективно очищают сточные воды от тонкодисперсных взвешенных веществ, продуктов нефтепереработки, поверхностно-активных веществ (ПАВ), ионов тяжелых металлов.

Источник

Флотация сточных вод. Часть 1

Сопловая флотация и Электрофлотация

Сопловая флотация

В процессе сопловой флотации (СФ) используются сопла для всасывания газа (эжектор или эксгаустер), чтобы ввести воздух в переработанную воду, которая в свою очередь подается во флотационный резервуар (по аналогии с традиционными машинами с рассеянным воздухом) для создания двухфазной смеси воздуха и воды (см. рисунок).

Пузырьки имеют диаметр 400-800 µм.

Сопловые установки имеют следующие преимущества над системами принудительной флотации воздухом (ПФВ):

• более низкая первоначальная стоимость и меньшее использование энергии, поскольку смешивание и подача воздуха обеспечивается одним насосом
• меньше обслуживание и более долгий срок эксплуатации оборудования, поскольку в оборудовании нет деталей, движущихся с высокой скоростью, которые подвержены изнашиванию

Применение этой системы было зафиксировано только для нефтехимической промышленности для разделения эмульсии нефть/вода и очистки сточных вод, содержащих нефть и металлы.

Электрофлотация

Основой для производства микропузырьков является электролиз разведенных водных электропроводящих растворов с получением газовых пузырьков в обоих электродах. Сегодня в промышленных масштабах он применяется в сфере удаления легких коллоидных системах, как например, эмульгированная нефть из воды, ионы, пигменты, чернила и волокна из воды.

Заявленными преимуществами являются чистота обработанных сточных вод.

Недостатки метода электрофлотации заключаются в

• низкой производимости
• выброс пузырьков Н2
• затраты на электроды и обслуживание, а также
• объемное образование шлама

Согласно данным, система электролитической коагуляции/флотации (ЭКФ) использует алюминиевые электроды с реверсивной полярностью. Здесь ионы алюминия высвобождаются из анодов, вызывая коагуляцию, а в алюминиевых катодах образуются пузырьки азота, способствуя флотации хлопьев. Гравитационная вода проходит через реактор и очищается комбинированным процессом коагуляции/флокуляции. Тесты, проводимые в лабораторных масштабах, показали, что реактор ЭКФ больше подходит для очистки модельной окрашенной воды, чем традиционная коагуляция сульфатом алюминия, при этом удаляется на 20% больше растворенного органического углерода (РОГ) с помощью электрокоагуляции при тех же дозах А1.

Источник

Вам также может понравиться

Ясень семена способ распространения

Ясень обыкновенный Fraxinus excelsior – так в ботанической

Ярлыки способы создания ярлыков ос windows

Создаем ярлыки на рабочем столе Windows Создаем ярлыки

Японское удобрение фуджима способ применения

Удобрения Фуджима Знаете потрясающее удобрение, палочка

Японский чай способ заварки

Технология заваривания японского чая Известно, что