Установка для очистки стічних вод

Установка для очистки стічних вод, що містить пристрій для електрохімічної обробки вод з ціано Корисна модель відноситься до очистки промислових стічних вод, а саме до електролізної очистки вод, що містять речовини з ціано та/чи тіоціано групами, з подальшим використанням очищених вод для очистки стоків, які містять похідні ароматичних вуглеводородів із функційними групами елекронодонорного характеру, а також для хлорування вод у системі тепломереж. Відома установка для електрохімічної очистки стічних вод [Патент 1142452А СРСР МПК 7 C02F1/46, опубл. 28.02.1985], яка містить резервуар-усереднювач, насос, електрокоагулятор зі змішувачем, водоворотну камеру пластівцеутворення, відстійник із блоком паралельних пластин, ерліфтний трубопровід, касетний фільтр, вузол зневоднення осаду, що складається з ущільнювача, плунжерного насоса і фільтра-преса. Установка працює таким чином: стічну рідину, що очищують, направляють у резервуарусереднювач, куди для депасивації електродів та зниження енерговитрат додають коригуючий розчин, і після цього насосами за дотичною подають у конічну частину електрокоагулятора. В останньому відбувається розчинення металу (іонів заліза) в рідину, яку відводять у змішувач, де проходить інтенсивне перемішування рідини, що очищують. Після змішування в змішувачі очищена вода подається у водоворотну камеру, призначену для утворення оптимальних умов пластівцеутворення і достатньо великих пластівців, що дозволяє провести процес відстоювання в більш короткий тер/мін і з більшою ефективністю. Водночас із цим у водо та/або тіоціано групами, змішувач води з хлоридом натрію, блок живлення установки, ємність для зберігання та подачі хлориду натрію, яка відрізняється тим, що додатково містить фільтри для видалення механічних забруднень, ємності для накопичення стічних вод, змішувач вод, пристрій для очищення суміші стічних вод, регулятори швидкості витікання рідини з ємностей для накопичення стічних вод, ємність для накопичення очищених вод. воротній камері проводять введення поліакріламіду для інтенсифікації процесу освітлення і виділення газів. Виділення газів до відстоювання сприяє формуванню важкої дегазованої структури пластівців, а це прискорює процес осідання, підвищує ефективність установки в цілому. Після цього очищену воду подають у відстійник, де проходить затримання лугоокисів. Очищену воду із верхньої частини відстійника повертають у змішувач по ерліфтному трубопроводу. Для інтенсифікації виділення лугоокисів і підвищення ефективності очистки відстійник виконують із касетним фільтром. Недоліками цього рішення є: - неможливість використання установки для очистки вод, що містять речовини з ціано та/чи тіоціано групами, а також ароматичні вуглеводороди з функційними групами електронодонорного характеру; - потреба витрат на очищення води від використаних каталізаторів; - можливість механічного пошкодження та забруднення системи. Спільними із заявленим рішенням є наявність: - резервуара-усереднювача; - змішувача. Відомий також пристрій для очищення вод від іонів шестивалентного хрому [Патент 70640А України. МПК 7 C02F1/46, опубл. 15.10.2004], який складається з корпусу, виконаного з немагнітного матеріалу, магнітної системи, системи залізних елементів, які жорстко закріплені у немагнітному О) со О) 11039 корпусі, патрубків вводу та виводу середовища, яке очищується. Розчин, який підлягає очищенню із ємності через регулятор швидкості витікання рідини поступає у вхідний патрубок. Очищений розчин через вихідний патрубок надходить у ємність для скидання рідини, що очищується. Пристрій працює таким чином: магнітна система, яка створює постійне магнітне поле, та система залізних елементів утворюють єдину магнітну систему. Середовище, яке підлягає очищенню, надходить у пристрій через вхідний патрубок у корпус. Внаслідок дії зовнішнього магнітного поля виникають потоки рідини навколо залізних елементів, що призводять до магнітогідродинамічного перемішування у системі залізних елементів. Очищене середовище виводиться через патрубок. Недоліками такого пристрою є: - неможливість використання установки для очистки вод що містять речовини з ціано та/чи тіоціано групами, а також ароматичні вуглеводороди з функційними групами електронодонорного характеру; - можливість механічного пошкодження та забруднення системи; - неможливість регулювання параметрів очистки. Спільними ознаками з заявленим рішенням є наявність: - ємності для накопичення стічних вод; - регулятора швидкості витікання рідини; - ємності для накопичення очищеної води. Найбільш близькою до корисної моделі за технічною суттю є установка електрохімічної очистки стічних вод від з'єднань ціанідів [Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешиков Н.С. Техника защиты окружающей среды. -М.: Химия, 1989, 512с]. Установка містить пристрій для змішування води, яка містить ціаніди або родоніти з хлоридом натрію, бак для приготування розчину хлориду натрію, електролізер, блок живлення, ємність для зберігання та подачі хлориду натрію. Недоліками такої установки є: - відсутність системи для забезпечення роботи установки в сталому режимі; - можливість механічного пошкодження та забруднення системи; - витрати на нейтралізацію вільного активного хлору. Спільними ознаками з заявленим рішенням є наявність: - пристрою для електрохімічної обробки вод, які містять ціано та/чи тіоціано групи; - змішувача води, яка містить речовини з ціано та/чи тіоціано групами з хлоридом натрію; - блоку живлення установки; - ємності для зберігання та подачі хлориду натрію. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити установку для очистки стічних вод, яка шляхом поєднання потоку води, очищеної від ціано та/чи тіоціано груп, з потоком води, що містить похідні ароматичних вуглеводородів з функційними групами електронодонорного характеру, або з водами, що будуть використані для тепломереж, та додаткового введення фільтрів для видалення механічних забруднювачів, дозволяє забезпечити сталий режим роботи системи та використання очищених вод у замкнутих системах, збільшити якість очистки промислових стічних вод, збільшити безпеку використання пристрою для електрохімічної обробки води, знизити витрати на очищення води. Суттєвими ознаками корисної моделі є наявність: - блоку живлення установки; - фільтрів для видалення механічних забруднювачів стічних вод; - ємностей для накопичення стічних вод; - ємності для зберігання та подачі хлориду натрію; - регуляторів швидкості витікання рідини; - змішувачів води; - пристрою для електрохімічної обробки вод; - пристрою для очищення суміші стічних вод; - ємності для накопичення очищеної води. Відмінними від прототипу ознаками є наявність: - фільтрів для видалення механічних забруднювачів стічних вод; - ємності для накопичення стічних вод; - змішувача води, яку отримують після електрохімічної обробки вод, з водою, що містить похідні ароматичних вуглеводородів з функційними групами електронодонорного характеру, або з водою, що буде використана для тепломереж; - пристрою для очищення суміші стічних вод; - регуляторів швидкості витікання рідини з ємностей для накопичення стічних вод; - ємності для накопичення очищеної води. Така конструкція дозволяє: - використовувати води, що отримують після очистки від ціано та/чи тіоціано груп для очистки вод, що містять ароматичні вуглеводороди з функційними групами електронодонорного характеру, або для хлорування вод, що будуть використані для тепломереж; - збільшити якість очистки води; - збільшити безпеку використання установки для очистки стічних вод; - знизити вартість нейтралізації вільного активного хлору; - знизити вартість очистки вод, які містять ароматичні вуглеводороди з функційними групами електронодонорного характеру, або хлорування вод, що будуть використані для тепломереж. На Фіг.1 зображено блок-схему запропонованої установки для очистки вод. На Фіг.2 зображено схему запропонованої установки для очистки вод. Конструкція запропонованої установки для очистки стічних вод містить: ємність 1 для накопичення стічної води, що містить ціано та/чи тіоціано групи, до складу якої входять фільтр 2 для видалення механічних забруднювачів із стічної води та регулятор швидкості 3 витікання води; ємність 4 для зберігання та подачі хлориду натрію; змішувач 5 води, яка містить ціано та/чи тіоціано групи з хлоридом натрію; блок живлення 6; пристрій 7 для електрохімічної обробки вод; ємність 8 для накопичення стічної води, що містить похідні ароматичних вулеводородів з функційними групами електронодонорного характеру або води, що буде 11039 використана для тепломереж, до складу якої входять фільтр 9 для видалення механічних забруднювачів із стічної води та регулятор швидкості 10 витікання води; змішувач 11 води, яку отримують після електрохімічної обробки вод, що містять ціано та/чи тіоціано групи з водою, що містить похідні ароматичних вулеводородів із функційними групами електронодонорного характеру, або води, що буде використана для тепломереж; пристрій 12 для очищення суміші; ємність 13 для накопичення очищеної води. Для забезпечення зручності використання можуть бути встановлені насоси для перекачки води. Система працює таким чином: стічні води, що містять ціано та/чи тіоціано групи, потрапляють через фільтр 2 для видалення механічних частинок розмірами більше 0,0001 м до ємності 1 для накопичування стічних вод. З ємності 2 через регулятор швидкості 3 витікання води, вода потрапляє до змішувача 5 води, яка містить ціано та/чи тіоціано групи з хлоридом натрію, до якого також подають хлорид натрію з ємності 4 для зберігання та подачі хлориду натрію. Під час змішування хлорид натрію (NaCI) дисоціює на іони Na + та СІ". У розчині в разі необхідності регулюють рН, додаючи до змішувача 5 відповідні речовини. Підготовлена таким чином стічна вода подається до пристрою 7 для електрохімічної обробки вод, де очищується від ціано та/чи тіоціано груп. Після електрохімічної обробки вода містить до 200 мг/л активного вільного хлору. Потім вода потрапляє до змішувача 11 води, в якому вона змішується з водою, що містить похідні ароматичних вулеводородів із функційними групами електронодонорного характеру, або з водою, що буде використана для тепломереж. Вода, що містить похідні ароматичних вулеводородів із функційними групами електронодонорного характеру, або вода, що буде використана для тепломереж, через фільтр 9 для видалення механічних забруднювачів потрапляє до ємності 8 для накопичення стічної води. Далі через регулятор швидкості витікання рідини 10 вона потрапляє до змішувача 11 води, яку отримують після електрохімічної обробки вод, що містять ціано та/чи тіоціано групи з водою, що містить похідні ароматичних вулеводородів із функційними групами електронодонорного характеру, або води, що буде використана для тепломереж. Отримана суміш стічних вод потрапляє до пристрою 12 для очищення суміші. Після очистки воду можна накопичувати в ємності 13, що дозволяє використовувати воду в замкнутому циклі за рахунок регулювання швидкості потоку. Під час очистки може виникати потреба в перекачуванні води, яку можна вирішувати за допомогою насосів. Очищення вод, що містять ціаніди можна проводити при будь-яких значеннях рН, у разі очищення стічних вод від тіоціанідів значення рН підтримують у межах 2-4. Промислові стічні води, що містять ціаніди (CNn[Me]), дисоціюють на іони nCN' та [Ме] + . При цьому очищення проходить за такою схемою: CN+2OH"-2e- CNO"+H2O a)CNO+2H 2 O CO[ b) 2CNO"+4OH"-6e - 2CO 2 1 +N 2 T +2H2O Побічні реакції на електродах: 1) На катоді 2Н 2 О+2е- Н 2 Т+2ОН" + 2Н 3 О +2е- Н 2 Т+2Н 2 О 2) На аноді + 6Н 2 О-4е- О 2 Т+4Н 3 О 4ОН'-4е- О 2 Т+2Н 2 О Очищення в присутності іонів хлору відбувається за такою схемою: 2СГ-2е- СІ2 При цьому проходить часткове виділення молекулярного хлору. a) CN"+CI2+2OH'- CNO"+2CI+H2O 2CNO"+3CI2+4OH" - 2СО 2 Т +N 2 Т +6СІ"+2Н2О Ь)СІ 2 +Н 2 О- НОСІ+НСІ НОСІ+ОН'- Н2О+СЮ" CN'+ОСГ- CNO+СГ 2CNO"+2H2O+4OCI" - 2СО 2 Т + N 2 1 +4ОН/+4СГ Промислові стічні води, що містять тіоціаніди (CNSn[Me]), дисоціюють на іони nCNS' та [Ме] п + . При цьому очищення проходить за такою схемою: CNS"+10OH"-8e- CNO"+SO4+5H2O Очищення води від іонів CNO- проходить за реакціями, що наведені вище. Очищення від іонів SO 2 4 здійснюють з використанням розчинних солей кальцію або його лугоокисом, при цьому відбуваються такі реакції: Сап[кисл. зал.]2 пСа 2+ +2[кисл. зал.] п ' Са(ОН) 2 ^Са 2 + +2ОН' Ca 2 + +SO 2 " 4 - CaSO 4 Отриманий вільний активний хлор реагує з фенолами за такою схемою: При цьому отримані сполуки набагато менше токсичні, ніж фенол. Приклад конкретного виконання пристрою для електрохімічної очистки вод. Ємності для накопичення стічних вод можуть бути виконані з пластику. Вони мають форму прямого паралелепіпеда, внутрішня поверхня котрого має розміри 3±0,5мхЗ±0,5мх2±0,5м. Ємності обладнані фільтрами та регуляторами швидкості витікання води. Пристрій для зберігання та подачі хлориду натрію представляє собою резервуар. У ньому зберігають 90% розчин NaCI. Хлорид натрію надходить до змішувача води у заданій кількості, відповідній концентрації ціано та/чи тіоціано груп. При серед 11039 ній концентрації ціано груп бОмг/л, додають 120мг/л сухого хлориду натрію (у перерахунку). Змішувачі вод представляють собою циліндричні ємності, в яких розташовані симетричні лопаті на валах. Висота змішувача 0,5±0,1м, внутрішній діаметр 0,5±0,1м. Зазор між лопаттю та внутрішньою поверхнею змішувача 0,02+0,01 м. Пристрій для електрохімічної обробки вод та пристрій для очищення суміші мають такі параметри: Корпус виконаний з пластика. Він має циліндричну форму з внутрішнім діаметром 0,2±0,005м. Висота корпусу 2±0,05м. Анод виконаний у вигляді прямого циліндра діаметром 0,05±0,002м із графіту і встановлений у центрі співвісно корпусу. Довжина анода 2±0,05м. Катод виконаний з дроту із нержавіючої сталі, який має форму спіралі з кроком 0,1±0,005м, діаметром 0,005±0,0005м. Між корпусом та катодом існує зазор до 0,005м. Висота катода 2±0,05м. Необхідна подача струму при додаванні хлориду натрію: напруга 1)=36В±6В; сила струму 1=10-15А. 2 3 1 8 Очищену від ціано груп воду змішують з водою, яка, наприклад, містить фенол у відношенні 1:1. Ємність для накопичення очищеної води представляє собою прямий паралелепіпед, внутрішня поверхня котрого має розміри 4±0,5мх4±0,5мхЗ±0,5м. При швидкості потоків води 0,001 ±0,0002м3/с через установку для очистки стічних вод, вода з концентрацією забруднювачів 60±10мг/л, може повністю очиститися за 60±5сек. Зважаючи на те, що необхідна потужність блоку живлення установки складає 2±0,5кВт, як блок живлення можна використовувати вітровий двигун, що дозволить значно зменшити витрати на очищення. Таким чином, переваги запропонованої установки для очистки стічних вод, у порівнянні з відомою, полягають у такому: використання запропонованої установки дозволяє значно знизити вартість очистки вод, що містять похідні ароматичних вуглеводородів із функціиними групами електронодонорного характеру або води, що буде використана для тепломереж. Це дозволяє отримувати воду, придатну для технічних потреб. —1 T л £ f 7 f 9 8 10 11 • A —f 12 13 Фіг. 1 Комп'ютерна верстка Н. Лисенко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601