Расчет электрокоагулятора

 

       2.3 Комбинированная схема очистки производственных сточных вод с использованием электрофлотокоагулятора (ЭФК)

 

 

Рисунок 1. Принципиальная схема очистки  ПСВ с использованием ЭФК[16].

 

Таблица 1 - Результаты очистки сточных вод гальванического производства

 

Показатели	Исходная вода	Очищенная вода	ПДК СанПиН 2.1.4.1074-01
1. pH 2. Хром (VI), мг/л 3. Никель, мг/л 4. Мель, мг/л 5. Алюминий, мг/л 6. Железо растворенное мг/л 7. Железо общее мг/л Сухой остаток, мг/л	6,9 12,5 14,1 4,5 11,2 1,7   7,7 865	6.7 0,004 0,03 0,002 0,003 0,01   0,04 240	6-9 0,05 0,1 1,0 0,5 -   0,3 1000

Таблица 1.1 - Результаты очистки нефтесодержащих сточных вод

 

Показатели	Исходная вода	Очищенная вода	ПДК СанПиН 2.1.4.1074-01
1. pH 2. Взвешенные вещества, мг/л 3. Нефтепродукты, мг/л 4. СПАВ, мг/л	6,6 194   70 9,0	7,5 1,0   0,003 0,2	6-9 1,5   0,1 0,5

 

 

 

Рисунок 2 Вариант схемы очистки  ПСВ с использованием ЭФК

 

Таблица 2 - Результаты очистки карьерных  и подотвальных сточных вод

 

Показатели	Исходная вода	Очищенная вода	ПДК СанПиН 2.1.4.1074-01
1.Сухой остаток, мг/л 2.Жесткость, мг-экв/л 3.Хлориды, мг/л 4.Сульфаты, мг/л 5.Железо, мг/л 6.Цинк, мг/л 7.Медь, мг/л 8.Свинец, мг/л 9.Марганец, мг/л	3331   21,7   1775 665 0,21 0,052 0,009 0,029 0,206	744   0,8   265 14,0 0,085 0,006 0,001 0,004 0,007	1000   7,0   300 100 0,1 0,01 0,001 0,006 0,01

 

 

Рисунок 3 Вариант схемы очистки  гальваностоков с использованием ЭФК

 

Таблица 3 - Результаты очистки сточных вод гальванического производства

 

Показатели	Исходная вода	Очищенная вода	ПДК СанПиН 2.1.4.1074-01
1. pH 2. Железо общее мг/л 3. Медь, мг/л 4. Цинк, мг/л	7,0 42,1 44,8 368,9	7,0 н/о 0,33 0,02	6-9 0,3 1,0 1,0

 

       2.4 Комбинированная схема очистки производственных сточных вод с использованием электрофлотатора (ЭФ)

 

 

 

Рисунок 4 Принципиальная схема очистки  ПСВ с использованием ЭФ

 

Таблица 4 - Результат очистки обработанных моющих растворов

 

Показатели	Исходная вода	Очищенная вода	ПДК СанПиН 2.1.4.1074-01
1. pH 2.Нефтепродукты, мг/л 3. Жиры, мг/л	11,2 79,0 49,2	8,4 0,08 1,7	6-9 5,0 5

Таблица 4а - Результаты очистки смешанных (хозяйственно-бытовых и производственных) сточных вод

 

Показатели	Исходная вода	Очищенная вода	ПДКРХ Приказ №20 от 18.01.10
1. pH 2.Сухой остаток, мг/л 3. Аммоний, мг/л 4. Нитриты, мг/л 1	6,6 320   2,3 2	6,8 240   0,4 3	6,5-8,5 1000   0,5 4
5.Сульфаты, мг/л 6. Железо, мг/л 7. Нефтепродукты, мг/л	0,2 70 0,65 15,0	0,08 60 0,1 0,03	0,08 100 0,1 0,05

 

 

Рисунок 5 Вариант схемы очистки  гальваностоков с использованием ЭФ[15].

 

Таблица 5 - Результат очистки сточных  вод гальванического производства

 

Показатели	Исходная вода	Очищенная вода	ПДК СанПиН 2.1.4.1074-01
1. pH 2. Железо общее мг/л 3. Медь, мг/л 4. Цинк, мг/л	6,0 2,75 13,86 155,64	8,0 0,102 н/о н/о	6-9 0,3 1,0 1,0

 

    

 

  2. 5 Электрофлотокоагуляция сточных вод

 

       Комплексная глубокая очистка сточных вод сложного состава предприятий: пищевой, мясомолочной промышленности, масложировых производств, нефтехимии, предприятий железнодорожного транспорта, прачечных и других сточных вод, близких по составу загрязнений, от жиров, масел, взвешенных веществ, нефтепродуктов, органических примесей, красителей, ПАВ и других загрязнений.

В одном корпусе  совмещены несколько устройств  очистки:

• электрохимическая ячейка (коагулятор)
• электрофлотатор
• скребковый сборник шлама и пены

       Во флотоционных и электрофлотокоагуляционных установках установках осуществляется комплекс процессов: образование газовых пузырьков, прилипание нерастворимых в сточных водах примесей к этим пузырькам с образованием флотационных агрегатов и всплывание последних в виде пены. Образованный на поверхности слой пенообразной массы удаляется скребковыми механизмами. При необходимости, в состав сооружений включаются узлы по обработке осадка и пенного

       Первоначально сточные воды поступают в электрохимическую ячейку, куда пропорционально их объему подается дозированный раствор реагента. В выходную емкость подается необходимое количество коагулянта. 
В результате электрохимической реакции происходит процесс коагуляции в результате чего образуется мелкодисперсная взвесь, которая поступает в электрофлотатор. [13] 
       После флотации, связанные коагулянтом загрязняющие вещества в виде пены собираются скребковым сборником и осаждаются, после чего либо идут в утилизацию, либо во вторичную переработку (например топочный раствор для котельных и печей в случае очистки лиальных стоков). 
Очищенная от взвесей, ПАВ и растворенных веществ вода поступает в систему канализации, либо на дальнейшую биологическую доочистку.

       Блок фильтрации в основном применяется на последней ступени очистки и рассматривается как доочистка стоков от остаточных загрязнений, когда предъявляются более жесткие требования к сбросу по сравнению с требованиями приема в городскую канализационную сеть.

       Может применяться как напорная, так и безнапорная фильтрация, а в качестве фильтрующего материала могут использоваться различные виды загрузок (тканевый материал, поролон, сорбционные загрузки, такие как песок, уголь, прочее.

       Вариант комплектации очистных сооружений хлебокомбинатов при отводе производственных стоков в городскую систему канализации:

Для достижения качества очистки производственных стоков предлагается предварительная  очистка на локальных очистных сооружениях  методом отстаивания и электрофлотации[10,13].

       Из жироуловителя стоки направляются в электрофлотокоагулятор, представляющий собой емкость с выделенными в ней – электродной камерой, отстойной зоной, камерой сбора пенного продукта и бункерами для накопления осадков.

       В электродной камере устанавливается электродный блок, подключенный по биполярной схеме к выпрямительному агрегату. Система работает как электрокоагулятор. В процессе электролиза происходит растворение металлических пластин и в стоки переходит гидроокись железа, которая сорбирует на себе загрязнения. Прошедшие электродную камеру стоки поступают в зону вторичного отстаивания, где происходит выпадение в осадок скоагулированных взвесей, а с поверхности собирается пенный продукт.

       Прошедшие локальную очистку производственные стоки могут сбрасываться в городскую канализационную сеть.

 

3. Расчет и проектирование электрокоагулятора

 

      3.1 Электрохимические расчеты

 

Исходными данными к  электрохимическому расчету ЭК являются:

• средняя концентрация шестивалентного хрома C_Cr в сточной воде (в пересчете на хром), выраженная в мг/л (г/м³);
• среднее значение рН сточной воды;
• средний часовой объем очищаемой воды v_св, м³/ч.

       Согласно уравнению  3 Fe²⁺ + Cr(VI) à 3Fe³⁺ + Cr³⁺    на нейтрализацию одного моля Cr(VI) (52 г) необходимо затратить 3 моля ионов двухвалентного железа (167.5 г), что соответствует 3,22 г железа на 1 г хрома[8].

       За 1 ч в электролизер поступает 486 граммов шестивалентного хрома, для нейтрализации которого требуется анодно растворить (в виде ионов) граммов железа. С учетом закона Фарадея минимально необходимый ток в электролизере должен быть:

    ,                                                 (3.1)

 

      где масса , г/ч;

      электрохимический эквивалент для перехода Fe ® Fe2+, г/(А× ч);

     1,042 г/(А× ч);

      время поступления хрома в электролизер, ч;

      ф = 1ч;

      выход по току для анодной реакции ( 0,7 т.к. преобладают кислые стоки).

      ,

       В соответствии с таблицей 3 (Приложение Б) выбираем к установке выпрямительный агрегат ТВ1-800/12Т-ОУХЛ4, дающий номинальный постоянный ток 800А и номинальное постоянное напряжение 12 В (или реверсивный выпрямительный агрегат ТВР1-800/12Т-ОУХЛ4 с теми же характеристиками).

 

       3.2 Выбор габаритов электролизной ванны

а) нахождение рабочей поверхности анода:

 

 

б) определение  размера электродных пластин, их количество и определение габаритов  электродной ванны. Рекомендуемые  размеры пластин:

- высота (h) от 0,5 до 1,2 м или от 0,6 до 1м,

- ширина (b) от 0,2 до 0,8 или от 0,3 до 0,6 м,

Таким образом площадь одного анода одной стороны может быть в пределах от 0,1 до 0,96 м².

       Аноды и катоды изготавливаются из одного и того же материала, и обычно, число анодов равно числу катодов.

       Общая рабочая поверхность анодов:

 

    ,                       (3.2)

 

       где n_a – общее число анодов (общее число катодов),

      ;

       Т.к. тыльная сторона одного из крайних анодов не участвует в реакции, из удвоенного произведения вычитается единица.

   ,

       где

      

 

 

       где Lэк - длина электродной камеры;

       b' - зазор между торцом электрода и стенкой электрокоагулятора =15мм.

       Ширина электродной камеры:

 

 

       где δ - толщина анода (от 5 до 8мм или от 3 до 6 мм), в данном случае берём 4 мм;

       l - межэлектродное расстояние (от 8 до 20 либо от 10 до 15 мм);

       b'' - зазор между стенкой электрокоагулятора и крайним электродом (25 мм).

       Для равномерного распределения сточных вод между электродами, L_эк и В_эк должны быть примерно равны[19].

 

	, м2	,м	,мм	,мм	,мм	/
13	0,268	0,423	423	453	429	1,05