Методика расчета электрокоагулятора

1.Определим общую высоту , () электрокоагулятора:

 

,

где – рабочая высота жидкости, ;.

– высота слоя пены, ;

– высота бортов над уровнем пены, .

 

2.Рассчитаем электродную систему коагулятора, состоящую из блока вертикальных пластин (сталь или сплавы алюминия). Общее число электродов:

где B – ширина (внутренний диаметр) установки, ;

– расстояние от стенки установки до крайнего электрода, ;

– расстояние между электродами, ;

– толщина электрода, м.

3.Вычислим площадь одного электрода , которую определяют по формуле:

где – поперечный размер установки, .

4.Определим общую массу , электродной системы:

где – плотность материала электродов, .

5.Определим силу тока , по формуле:

где – удельное количество электричества, необходимое для растворения металла электродной системы, .

6.Определим расход материала электродов :

где – коэффициент выхода по току;

– электрохимический эквивалент металла, ;

7.Определим продолжительность работы электродной системы :

где – коэффициент использования электродной системы.

– расход сточной воды, .

Ионный обмен – метод очистки сточных вод, основанный на обмене ионами, находящимися на поверхности твердой фазы (ионита), позволяет извлекать и утилизировать из сточных вод ценные примеси (соединения As, P, Cr,Zn,Pb,Cu,Hg) и радиоактивные вещества. При этом сточная вода, очищенная до ПДК вредных веществ, впоследствии может быть использована в технологических процессах или в системах оборотного водообеспечения. Иониты, способные поглощать из воды положительные ионы, называют катионитами, а отрицательные ионы – анионитами. Иониты бывают неорганическими (минеральными) и органическими, природного происхождения или полученные искусственно. Иониты могут обеспечить высокую поглотительную способность, механическую прочность, химическую устойчивость и большую гидрофильность. Применение ионитов способствует повышению эффективности очистки и выделению из сточных вод металлов в виде относительно чистых и концентрированных солей [9 ].

Наибольшее практическое значение для очистки сточных вод приобрели синтетические ионообменные смолы – высокомолекулярные соединения, углеводородные радикалы которых образуют пространственную сетку с фиксированными на ней ионообменными функциональными группами. Пространственная углеводородная сетка называется матрицей, а обменивающиеся ионы – противоионами. Каждый противоион соединен с противоположно заряженными ионами, называемыми анкерными. Реакция ионного обмена протекает следующим образом:

R

 

при контакте с катионитом, где R – матрица, Н – противоион, SO₃ – анкерный ионпри контакте с анионитом.

Схема установки для очистки сточных вод представлена на рис. 2.19.

Рис. 2.19. Схема ионообменной установки для очистки цианистых

сточных вод:

1 – емкость усреднения состава; 2 – гравийный фильтр; 3 – аппарат с активированным углем; 4 – катионообменник; 5,6 – анионообменники;

7 – сборник чистой воды для промывки колонн; 8 – усреднитель

Стоки из емкости 1 для усреднения состава и частичного отделения механических примесей направляются в усреднитель 8.

Из аппарата 8 стоки насосом подаются в песчано – гравийный фильтр 2 для очистки от механических примесей. Скорость движения жидкости, отнесенная к поперечному сечению фильтра, 5-7 м/ч. Следующая ступень – очистка активированным углем в аппарате 3 от маслопродуктов, ПАВ, биологических примесей и т.д.

Отфильтрованную воду направляют в катионообменник4, заполненный смолой КУ-1. Линейная скорость движения жидкости в этом аппарате достигает 10-20 м/ч. По достижении на выходе концентрации сорбируемых ионов 0,02-0,03 мг.экв/л катионит подвергается регенерации.

Освобожденная от катионов вода поступает в анионообменники 5 и 6, заполненные смолами АВ-17-8, АН-221 и др. При содержании сорбируемых анионов на выходе из аппарата 0,05-0,1 мг/л анионит регенерируют.

Достоинства метода:

1) Возможность очистки до требований ПДК.

2) Возврат очищенной воды до 95% в оборот.

3) Возможность утилизации тяжелых металлов.

4) Возможность очистки в присутствии эффективных лигандов.

Недостатки метода:

1) Необходимость предварительной очистки сточных вод от масел, ПАВ, растворителей, органики, взвешенных веществ.

2) Большой расход реагентов для регенерации ионитов и обработки смол.

3) Необходимость предварительного разделения промывных вод от концентратов.

4) Громоздкость оборудования, высокая стоимость смол

5) Образование вторичных отходов-элюатов, требующих допол-нительной переработки.