Очистка сточных вод с использованиемпроцесса электрокоагуляции



Скачать 81.67 Kb.
Дата02.05.2016
Размер81.67 Kb.
ТАЛЛИНСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Вирумааский колледж

RAR0693 Сберегающие технологии

Авсюкевич Сергей

114113 RDKR

Очистка сточных вод с использованиемпроцесса электрокоагуляции.

Домашняя работа №3

Преподаватель: Згуро А.А, лектор.

Кохтла-Ярве 2014

Очистка промышленных сточных вод с использованием электрохимических процессов в соответствии с общепринятой классификацией относятся к физико-химическим процессам очистки водных систем.

Основываясь на законах физической химии, электрохимии и химической технологии, электрохимические методы очистки промышленных сточных вод можно разделить на три основные группы: методы превращения, методы разделения и комбинированные методы.

Очистка промышленных сточных вод методом электрокоагуляции основана на электролизе с использованием металлических (стальных или алюминиевых) анодов, подвергающихся электролитическому растворению под воздействием электрического поля. В результате осуществляется процесс коагуляции (коагуляция (оседание) высокодисперсных коллоидных частиц и взвесей в виде гидроокисей металлов), аналогичный обработке сточной воды солями железа и алюминия. Однако, по сравнению с реагентным коагулированием при электрохимическом растворении металлов не происходит обогащения воды сульфатами и хлоридами, содержание которых в воде лимитируется как при сбросе очищенных сточных вод в водоемы, так и при повторном использовании в системах промышленного водоснабжения. Метод электрокоагуляции технологически достаточно прост и эффективен — его используют для удаления из сточных вод неорганических и органических загрязнений — тяжелых металлов, хроматов, фосфатов, тонко диспергированных примесей, эмульгированных масел, жиров, масел и нефтепродуктов, органических взвесей и т.д.

Общие сведения

Современная очистка сточных вод методом электрокоагуляции применяется на предприятиях машиностроительной и металлургической промышленности, где отработанная вода характеризуется высоким уровнем содержания солей тяжелых металлов, нерастворимых осадков, технических масел и нефтепродуктов. Специальная технология обогатительных предприятий предполагает использование большого количества технических жидкостей, поэтому на предприятиях широко используется их качественное очищение и последующее вторичное использование Электрокоагуляцию также можно применять для осветления и обесцвечивания воды, удаления из нее железа, кремния, хрома, СПАВ и радиоактивных веществ, а также для очистки воды от биологических загрязнений.

Наряду с электрокоагуляцией при наложении электрического поля происходит также:



  • электролиз воды; поляризация коллоидных частиц;

  • движение заряженных частиц в электрическом поле (электрофорез);

  • окислительно-восстановительные процессы; химические реакции между ионами Аl 3+ или Fe2+, образующимися при электролитическом растворении металлических анодов и некоторыми содержащимися в воде ионами (S2- , РO43- );

  • взаимодействие продуктов электролиза друг с другом;

  • флотация твердых частиц пузырьками газообразного водорода, выделяющегося на катоде;

  • сорбция ионов и молекул растворенных примесей на поверхности гидроксидов железа и алюминия, обладающих значительной сорбционной способностью.

Различают электростатическую, электрохимическую и гальваническую коагуляцию.

Электростатическая коагуляция протекает за счет поляризации коллоидных частиц под влиянием внешнего электрического поля и слипания образовавшихся диполей. При этом возможно применение как постоянного поля, так и пульсирующего, и знакопеременного. Для электростатической коагуляции требуются очень большие напряженности электрического поля, около 10–30 кВ/м, поэтому этот метод в водообработке сточных вод используется мало. Разновидностью электростатической можно считать электроконтактную коагуляцию, которая возникает при фильтровании воды в электрическом поле. В этом случае возможна частичная поляризация гидратированных ионов и коллоидных частиц под действием электрического поля с последующей коагуляцией диполей. Однако необходимые для коагуляции коллоидных частиц напряженности электрического поля очень велики, и этот способ применяется, в основном, для очистки обессоленных вод.

Электрохимическая коагуляция протекает за счет электролиза воды и изменения значения рН и окислительно-восстановительного потенциала в объеме воды вблизи электродов. Электролиз производится с нерастворимыми электродами при электрическом напряжении на электродах, превышающем потенциал разложения воды (1,22 В).

Гальваническая электрокоагуляция протекает за счет электрохимического растворения в воде металлических электродов. В качестве материала электродов используют алюминий или сталь.

Механизм электрокоагуляции последовательно включает в себя следующие стадии: электрофоретическое концентрирование (направленное движение заряженных частиц примесей и концентрирование их у поверхности электродов); растворение электрода и образование гидроокисей металлов; поляризационная коагуляция дисперсных частиц; упаковка первичных агрегатов по мере накопления частиц гидроокисей; флокуляционная коагуляция; флотация образовавшихся агрегатов пузырьками газов.

На процесс электрокоагуляции оказывает влияние материал электродов, расстояние между ними, скорость движения сточной воды между электродами, ее температура и солевой состав, напряжение, сила и плотность электрического тока. С повышением концентрации взвешенных веществ более 100 мг/л эффективность электрокоагуляции снижается. С уменьшением расстояния между электродами расход энергии на анодное растворение металла уменьшается. Теоретический расход электроэнергии для растворения 1 г железа составляет 2,9 Вт⋅ч, а 1 г алюминия — 2 Вт⋅ч.

Степень использования металла электродов составляет 50–90 % и зависит от конструкции коагуляторов, материала анода и состава обрабатываемой воды.

Электрокоагуляцию рекомендуется проводить в нейтральной или слабощелочной среде, содержащей не менее 20 % хлористых солей (от общего солесодержания) и не более 75 % гидрокарбонатов и сульфатов, вызывающих пассивацию электродов, при плотности электрического тока не более 10 А/м2, расстояния между электродами не должны превышать 20 мм, а скорости движения воды — не менее 0,5 м/с.

При наличии в воде больших количеств катионов Са2+ и Mg2+ и невозможности добавления к ней хлоридов в качестве катодного материала следует использовать нержавеющую сталь и не производить смену полярности электродов. Продолжительность электрообработки воды определяется свойствами загрязнений и в среднем может изменяться в пределах одной-пяти минут. Учитывая малое расстояние между электродами и возможность засорения электродного пространства, сточные воды перед электрокоагуляцией целесообразно подвергать механической сорбции от крупно диспергированных загрязнений.

Процессы при электрокоагуляции


Главной лимитирующей стадией электрокоагуляции является образование катионов металлов — результат электрохимического растворения металлических анодов

Al3+ + 3 OH → Al (OH)3+

Fe3+ + 3 OH → Fe (OH)3+

Fe2+ + 2 OH → Fe (OH)2+

Fe (OH)2 + O2 + H2О → Fe(OH)3

Очистка сточных вод от тяжелых металлов методом электрокоагуляция.

Назначение установки: очистка хромсодержащих и кислото-щелочных промывных сточных вод до требований ПДК по тяжелым металлам на слив в канализацию.

Сущность предлагаемой технологии: Для очистки кислотно-щелочных промывных сточных вод от металлов и солей предлагаются метод электрокоагуляции с последующим отстаиванием образующегося осадка.

Состав установки:


  • узел корректировки значений pH;

  • электрокоагулятор для перевода тяжелых металлов в нерастворимую форму;

  • узел разделения суспензии, представляющий собой отстойник с тонкослойными модулями для осаждения образовавшихся гидроксидов;

  • узел тонкой фильтрации и осветления сточной воды;

  • узел обезвоживания осадка.

Технологическая схема очистки для слива в промканализацию:

Рисунок 1. Узел электрокоагуляции



Описание технологии:

Сущность электрохимической обработки воды заключается в том, что при подаче напряжения постоянного тока на электроды начинается процесс растворения железных анодов. В результате электрохимической обработки в аппарате ЭК осуществляется ряд процессов:


  • изменение дисперсного состояния примесей за счет их коагуляции под действием электрического поля продуктов электродных реакций и закрепление пузырьков электролитического газа на поверхности коагулирующих частиц, что обеспечивает их последующую флотацию;

  • сорбция тяжелых металлов на поверхности электролитически получаемых оксидов металлов;

  • химическое восстановление ионов Cr6+ до ионов Cr3+.

Образующиеся соединения нерастворимого гидроксида железа сорбируют на своей поверхности ионы тяжелых металлов и выпадают в осадок.

Исходные кислотно-щелочные воды поступают в сборник-накопитель Е0. Из накопителя Е0 насосом Н1 усредненный сток подается на электрокоагулятор ЭК, в котором по описанному выше механизму происходит восстановление ионов шестивалентного хрома, и очистка от примесей тяжелых металлов. Предварительно из емкости Е2(Е3) дозирующим насосом НД1(НД2) подается раствор едкого натрия или кислоты для корректировки рН. Из электрокоагулятора водная суспензия направляется в отстойник поз. ТО для разделения суспензии на осветленную жидкость и осадок. Для ускорения процесса осаждения отстойник комплектуется тонкослойным модулем. Осветленная вода, сливается в емкость поз.Е1 и насосом Н2 подается на фильтр механической очистки Ф и затем на узел доочистки ИО, где с помощью ионного обмена вода очищается от следовых количеств тяжелых металлов, а затем направляется на слив в канализацию.

Осадок из электрокоагуляторов и отстойника поступает на фильтр-пресс поз. ФП, где обезвоживается, и с влажностью до 80% утилизируется.

Заключение

Основными преимуществами электрокоагуляционного метода по сравнению с реагентными являются компактность установки, относительная простота ее эксплуатации и резкое сокращение расходов на химические реагенты. Наряду с электрокоагуляцией также происходит и бактерицидная обработка воды.

Недостатками является расход металла (алюминия и железа) и электроэнергии. Теоретически, для растворения 1 г железа и 1 г алюминия расходуется 3 и 12 Вт⋅ч, соответственно. Фактический же расход электроэнергии оказывается выше из-за затрат на нагревание воды, поляризацию электродов, преодоление электрического сопротивления оксидных пленок, образующихся на поверхности растворяемых анодов, и т.п.

Для осуществления электрокоагуляции требуются значительные затраты электроэнергии и листовой металл, поэтому ее можно рекомендовать для локальных схем очистки небольших количеств сточных вод (50–80 м3/ч). Электрокоагуляция эффективна для удаления из сточных вод тонко диспергированных примесей, эмульсий, масел и нефтепродуктов, органических взвесей и т.д. Рекомендуется применять этот метод для очистки сточных вод с нейтральной или слабощелочной реакцией (pH = 6–9).

Использованные источники



  1. [WWW] http://www.bwt.ru/useful-info/?ELEMENT_ID=845 (28.11.2014)

  2. [WWW] http://www.vodainfo.com/ru/about_water/properties.html (28.11.2014)

  3. [WWW] http://microwaveoven.narod.ru/03.html (28.11.2014)

  4. [WWW] http://www.mpline.ru/protsessy/7/37/ (28.11.2014)

  5. [WWW] http://www.galvanicline.ru/news.php?action=podr&razd=news&id=89 (28.11.2014)

  6. [WWW] http://www.c-o-k.ru/articles/tehnologicheskiy-raschet-ustanovok-elektrokoagulyacii-vody (28.11.2014)

  7. [WWW] http://www.ngpedia.ru/cgi-bin/getimg.exe?usid=52&num=0 (28.11.2014)

  8. [WWW] http://www.gsp-bmt.ru/services/1/112.html#02 (28.11.2014)

  9. [WWW] http://www.enviropark.ru/course/info.php?id=68(28.11.2014)







База данных защищена авторским правом ©ekollog.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал