Гальвано-коагуляційний метод очищення стічних вод

Характеристика методу. Це широко поширений метод. Він оснований на використанні ефекту короткого замикання гальванічного елемента, який поміщають в оброблювальну стічну воду. В якості елементів гальванопари використовують Fe-Cu, Fe-C (кокс), Mg- C (кокс), Al- C (кокс) та ін. Метод володіє низькою питомою енергоємністю, електричний ланцюг виникає між елементом гальванопари та при зануренні в розчин в умовах відсутності зовнішньої сили струму. При цьому протікають наступні процеси:

1) Катодне відновлення, осадження металів;

2) Утворення сполук-включень – клатратів;

3) Утворення гідрооксидів металів;

4) Сорбція забруднень на свіжоосаджених пластівцях.

Переваги методу: цей метод є універсальним (рН від 1 до 13), економічно вигідний; можна використовувати широкий температурний діапазон (до 80 ˚С); в якості наповнювача використовують різноманітні відходи (стружка при обробці металів, ливарний кокс); простота утилізації відходів; осаджені гідрооксиди та феритні оксиди можна використовувати в подальшому.

Метод є найбільш ефективним, коли в воду подають значну кількість атмосферного кисню. Це збільшує ступінь очищення. При реалізації цього методу, якщо частинки наповнювача будуть нерухомими, буде впливати дифузійний бар’єр на границі поділу фаз. Також можлива цементація елементів гальванопари, що також призводить до зниження ступеню очищення. Таким чином, щоб запобігти вище перерахованих не бажаних процесів, потрібно перемішувати елементи гальванопари.

Використання методу. Очищення стічних вод від солей кольорових металів, неорганічних солей (сульфатів, хлоридів), флотореагентів, нафтопродуктів, поверхнево-активних речовин.

В процесі перемішування, через різну фізико-хімічну характеристику компонентів, може відбуватись розшарування компонентів наповнювача. Це приведе до зменшення ефективності и до зупинки процесу. Тому потрібно підтримувати певні умови, для того, щоб не було розшарування. Воно описується наступним рівнянням:

де та – густина твердої фази двох елементів;

– густина рідини;

– середній еквівалентний розмір частинок;

– коефіцієнт сферичності твердої частинки.

При подачі повітря в апарат потрібно забезпечити такі умови, щоб повітря диспергувалося у вигляді окремих бульбашок, не зливаючись в струмінь. Такі умови забезпечуються шляхом створення пульсаційного режиму в апараті.

де І – інтенсивність пульсуючого режиму (м/с²);

А – амплітуда пульсації, м/с,

і – частота пульсації, с^-1.

Гальвано-коагуляційний апарат колонного типу

1 – рубашка; 2 – днище; 3 – хибне днище; 4 – наповнювач; 5 – зрошувальний елемент; 6 – газорозподільний пристрій; 7 – обмежувальна решітка.

Рисунок - Гальвано-коагуляційний апарат колонного типу.

 

Переваги:

1) простота конструкції та обслуговування;

2) низький показник енергоємності;

3) гарна аерація;

4) забезпечення умов сходження в лабораторії та промисловості.

Недоліки в режимі зрошення:

1) неможливо використовувати всю площу поперечного перерізу;

2) пасивація поверхні частин наповнювача;

3) прямоточна взаємодія води з наповнювачем.

Недоліки в режимі заповнення:

1) пасивація поверхні;

2) можливість цементації.

Гальвано-коагуляційний апарат барабанного типу (типу КБ)

Його виготовляють різних типорозмірів в промисловості. На внутрішній стороні обичайки установлюють скребки для перемішування наповнювача при обертанні апарату. За рахунок сталості перемішування реалізується протитечійна взаємодія оброблюваної води з наповнювачем.

1 – рубашка; 2 – рама; 3 – скребки; 4 – електродвигун з приводом

Рисунок – Гальвано-коагулятор типу КБ.

 

Переваги:

1) попереджується пасивація;

2) зменшується величина дифузійного бар’єру;

3) зменшується можливість цементації.

Недоліки:

1) через наявність дзеркала води може відбутися проскок неочищеної води без контакту з наповнювачем;

2) погані умови аерації в робочій зоні;

3) для забезпечення обертання барабану в завантаженому стані необхідні значні затрати енергії.

Гальвано-коагуляційний апарат пульсаційного типу

Цей апарат включає в себе переваги інших гальвано-коагуляційних апаратів, а також має ряд своїх переваг. Принцип роботи полягає в тому, що він працює в режимі зрошування та заповнення. Вихідний розчин надходить в корпус через патрубок і заповнює внутрішній об’єм, взаємодіючи з наповнювачем. При цьому, через газорозподільний пристрій за надлишкового тиску подають повітря. Під дією цього тиску частина рідини витісняється із пульсаційної камери та розподіляється в кільцевому просторі. При цьому, взрихлювач переміщується від нижньої решітки до верхньої. Частинки наповнювача стикаються з гофрованими вставками, що руйнують агломерати та запобігають цементації. При знятті надлишкового тиску рідина спрямовується навпаки – із колони в середину камери, витягуючи частинки наповнювача.

1 – корпус; 2 – пульсаційна камера; 3 – прилад для подачі та розподілення повітря; 4 – наповнювач; 5 та 6 – нижня та верхня обмежувальні решітки; 7 – гофровані вставки

Рисунок – Гальвано-коагулятор пульсаційного типу

 

В результаті цього відбувається безперервне оновлення дифузійного бар’єру, очищення поверхні частинок наповнювача, збільшення ефективності масообмінних процесів. Відмінність цього апарату полягає в тому, що вихідний розчин подається в інший патрубок.