RU68496U1

RU68496U1 - ELECTROCOAGULATOR

Info

Publication number: RU68496U1
Application number: RU2007123636/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Голованчиков; Юлия Сергеевна Гермашева; Наталия Александровна Дулькина; Михаил Георгиевич Новиков; Николай Романович Бобович; Эльвира Сергеевна Королева
Priority date: 2007-06-22
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2007-11-27

Abstract

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для электрохимической очистки водных сред и может найти применение в химической, нефтехимической, пищевой, автотранспортной, машиностроительной, металлургической и других отраслей промышленности, а также при решении экологических проблем очистки промышленных и бытовых сточных вод. Техническим результатам предлагаемой конструкции является практически полное вымывание хлопьев коагулянта, образующихся при электрохимическом растворении материала засыпного анода, через отверстия двухслойной сетки из диэлектрика и катода за счет увеличения скорости потока очищаемой воды, что приводит к увеличению скорости и степени очистки воды и уменьшению расхода электроэнергии. Поставленный технический результат достигается тем, что в электрокоагуляторе, содержащем корпус из диэлектрического материала, горизонтальный перфорированный анодный токопровод с размещенным на нем засыпным анодом, сетку из диэлектрика и сетчатый катод из электропроводного материала, образующих гибкий двухслойный материал, площадь которого в 1,5-2,5 раза больше площади анодного токопровода, при этом сетчатый катод выполнен в виде колец из металлической проволоки, свободно продетых друг в друга.The proposed solution relates to devices for the electrochemical treatment of aqueous media and can be used in the chemical, petrochemical, food, automotive, engineering, metallurgical and other industries, as well as in solving environmental problems of industrial and domestic wastewater treatment. The technical results of the proposed design is the almost complete leaching of coagulant flakes formed during electrochemical dissolution of the material of the filling anode through the holes of a two-layer grid of dielectric and cathode due to an increase in the flow rate of the water being purified, which leads to an increase in the speed and degree of water purification and a decrease in the energy consumption. The technical result is achieved by the fact that in the electrocoagulator containing a housing of dielectric material, a horizontal perforated anode current lead with a filling anode placed on it, a dielectric grid and a mesh cathode of electrically conductive material forming a flexible two-layer material, the area of which is 1.5-2 , 5 times the area of the anode current lead, while the mesh cathode is made in the form of rings of metal wire, freely threaded into each other.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для электрохимической очистки водных сред и может найти применение в химической, нефтехимической, пищевой, автотранспортной, машиностроительной, металлургической и других отраслей промышленности, а также при решении экологических проблем очистки промышленных и бытовых сточных вод.The proposed solution relates to devices for the electrochemical treatment of aqueous media and can be used in the chemical, petrochemical, food, automotive, engineering, metallurgical and other industries, as well as in solving environmental problems of industrial and domestic wastewater treatment.

Известна конструкция электрокоагулятора, состоящего из корпуса с двумя камерами, в одной из которых находится металлическая стружка, а другая предназначена для обрабатываемой жидкости.The known design of the electrocoagulator, consisting of a housing with two chambers, one of which is a metal chip, and the other is designed for the processed fluid.

Камеры разделены вертикальной диафрагмой [Яковлев С.М., Краснобородько И.Г. Рогов В.И. Технология электрохимической очистки воды. - Л.: Стройиздат, 1987, с.128].The cameras are separated by a vertical diaphragm [Yakovlev S.M., Krasnoborodko I.G. Rogov V.I. Technology of electrochemical water treatment. - L .: Stroyizdat, 1987, p.128].

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата относится высокое электрическое сопротивление межэлектродного пространства из-за большого расстояния между электродами, особенно при низкой электропроводности жидкой среды, что приводит к повышенным затратам электроэнергии и стоимости очистки.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the high electrical resistance of the interelectrode space due to the large distance between the electrodes, especially at low electrical conductivity of the liquid medium, which leads to increased energy costs and cleaning costs.

Известна конструкция электрокоагулятора, включающего корпус из диэлектрического материала, засыпной анод из стружки, перфорированной плиты и свободно размещенной на сетке диэлектрика [Авт. св. СССР №700468, С02F 1/46, 1979].A known design of an electrocoagulator, comprising a housing of dielectric material, a charge anode of chips, a perforated plate and freely placed on the dielectric grid [Auth. St. USSR No. 700468, C02F 1/46, 1979].

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результате, относятся повышенное электрическое сопротивление менеэлектродного пространства из-за неравномерного и переменного зазора между катодом и засыпным анодом, что приводит к повышенным затратам электроэнергии и стоимости очистки.The reasons that impede the achievement of a given technical result include increased electrical resistance of the electrode space due to the uneven and variable gap between the cathode and the backfill anode, which leads to increased energy costs and cleaning costs.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту по совокупности признаков и принятому за прототип является электрокоагулятор, включающий корпус из диэлектрического материала, горизонтальный перфорированный анодный токопровод с размещенным на нем засыпанным анодом, сетку из диэлектрика и катод, выполненный сетчатым из электропроводных нитей, при этом катод и сетка из диэлектрика выполнены в виде гибкой двуслойной ткани, площадь которой в 1,5-2,5 раза больше площади анодного токопровода. [Патент РФ №2039710, С02F 1/463, 1995].The closest technical solution to the claimed object according to the totality of features and adopted as a prototype is an electrocoagulator, including a housing made of dielectric material, a horizontal perforated anode conductor with an anode covered with it, a dielectric grid and a cathode made of wire-mesh wires, the cathode and the dielectric grid is made in the form of a flexible two-layer fabric, the area of which is 1.5-2.5 times the area of the anode current lead. [RF patent No. 2039710, С02F 1/463, 1995].

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата относится повышенный расход электроэнергии и материала засыпного анода из-за невозможности создания высокой скорости вымывания хлопьев коагулянта через отверстия гибкой двухслойной ткани. Увеличение скорости потока очищаемой жидкости приводит к отрыву двухслойной ткани от поверхности засыпного анода, что увеличивает напряжение и также ведет к возрастанию расхода электроэнергии и стоимости очистки.The reasons that impede the achievement of the desired technical result include increased consumption of electricity and material of the filling anode due to the impossibility of creating a high rate of leaching of flakes of coagulant through the holes of a flexible two-layer fabric. An increase in the flow rate of the liquid being cleaned leads to the separation of the two-layer tissue from the surface of the backfill anode, which increases the voltage and also leads to an increase in energy consumption and the cost of cleaning.

Техническим результатам предлагаемой конструкции является практически полное вымывание хлопьев коагулянта, образующихся при электрохимическом растворении материала засыпного анода, через отверстия двухслойной сетки из диэлектрика и катода за счет увеличения скорости потока очищаемой воды, что приводит к увеличению скорости и степени очистки воды и уменьшению расхода электроэнергии.The technical results of the proposed design is the almost complete leaching of coagulant flakes formed during electrochemical dissolution of the material of the filling anode through the holes of a two-layer grid of dielectric and cathode due to an increase in the flow rate of the water being purified, which leads to an increase in the speed and degree of water purification and a decrease in the energy consumption.

Поставленный технический результат достигается тем, что в электрокоагуляторе, содержащем корпус из диэлектрического материала, горизонтальный перфорированный анодный токопровод с размещенным на нем засыпным анодом, сетку из диэлектрика и сетчатый катод из электропроводного материала, образующих гибкий двухслойный материал, площадь которого в 1,5-2,5 раза больше площади анодного The technical result is achieved by the fact that in the electrocoagulator containing a housing of dielectric material, a horizontal perforated anode current lead with a filling anode placed on it, a dielectric grid and a mesh cathode of electrically conductive material forming a flexible two-layer material, the area of which is 1.5-2 5 times the area of the anode

токопровода, при этом сетчатый катод выполнен в виде колец из металлической проволоки, свободно продетых друг в друга.current lead, while the mesh cathode is made in the form of rings of metal wire, freely threaded into each other.

Выполнение сетчатого катода в виде колец из металлической проволоки (по типу кольчуги), свободно продетых друг в друга, значительно увеличивает его вес, что позволяет проводить процесс электрокоагуляции при высоких скоростях потока очищаемой жидкости с более полным вымыванием хлопьев коагулянта из-под двухслойного материала, сохраняя при этом минимальный зазор между поверхностью материала засыпного анода и сетчатого катода. Высокие скорости потока очищаемой жидкости приводят не только к более полному вымыванию хлопьев коагулянта из-под двухслойного материала, но и равномерному перемешиванию этих хлопьев во всем объеме очищаемой жидкости, что увеличит ее степень очистки и позволяет эффективно использовать все образовавшиеся хлопья коагулянта для улавливания на них частиц и капель дисперсной фазы, находящихся в очищаемой жидкости, а сохранение минимального зазора между поверхностью материала засыпного анода и катода позволяет вести процесс электрокоагуляции при наименьшем напряжении и расходе электроэнергии.The implementation of the mesh cathode in the form of rings of metal wire (by the type of chain mail) freely threaded into each other significantly increases its weight, which allows the electrocoagulation process to be carried out at high flow rates of the liquid being cleaned, with more complete flushing of the coagulant flakes from under the two-layer material, preserving while the minimum clearance between the surface of the material of the charge anode and the mesh cathode. High flow rates of the liquid being cleaned lead not only to a more complete leaching of coagulant flakes from under the two-layer material, but also to uniform mixing of these flakes in the entire volume of the liquid being cleaned, which will increase its degree of purification and makes it possible to efficiently use all coagulant flakes formed to trap particles on them and droplets of the dispersed phase located in the liquid being cleaned, and maintaining a minimum gap between the surface of the material of the charge anode and cathode allows the process of electrocoag yatsii with the lowest voltage and power consumption.

Уменьшение активной площади катода, по которой движется ток, при его изготовлении в виде колец, продетых друг в друга, по сравнению с сетчатым катодом в прототипе, и увеличение катодной плотности тока не приводит к его растворению, так как под действием электрического тока растворяется анод, выполненный из засыпного материала. Преимуществом анода в виде колец из металлической проволоки, свободно продетых друг в друга у является увеличение гибкости по сравнению с сетчатым анодом в прототипе, что в совокупности с повышенным весом такого катода заставляет его плотно охватывать неровную, меняющуюся во времени из-за растворения поверхность насыпного анода, создавая постоянный зазор между ними, The decrease in the active area of the cathode along which the current moves, when it is made in the form of rings threaded into each other, as compared with the mesh cathode in the prototype, and the increase in the cathode current density does not lead to its dissolution, since the anode dissolves under the influence of an electric current, made of backfill material. The advantage of the anode in the form of rings of metal wire freely threaded into each other is an increase in flexibility compared to the mesh anode in the prototype, which together with the increased weight of such a cathode makes it tightly cover the uneven surface of the bulk anode, which changes with time due to dissolution creating a constant gap between them,

равный толщине сетки из диэлектрического материала. Оба достигаемых результата при использовании конструкции катода, выполненного в виде колец из металлической проволоки, свободно продетых друг в друга, приводят к снижению стоимости очистки, как за счет уменьшения расхода материала растворимого анода, так и за счет уменьшения расхода электроэнергии.equal to the thickness of the mesh of dielectric material. Both of the achieved results when using the design of the cathode made in the form of rings of metal wire freely threaded into each other, reduce the cost of cleaning, both by reducing the consumption of material of the soluble anode, and by reducing energy consumption.

На фигуре 1 представлена схема электрокоагулятора предлагаемой конструкции, а на фигуре 2 вид сверху на катод.The figure 1 presents a diagram of the electrocoagulator of the proposed design, and in figure 2 is a top view of the cathode.

Электрокоагулятор состоит из корпуса 1, выполненного из диэлектрического материала, внутри которого в нижней части горизонтально установлен анодный токопровод 2, который представляет собой жесткий перфорированный диск из электропроводного материала, например, из нержавеющей стали, титана, углерода, и соединен с положительным полюсом источника постоянного тока. На анодном токопроводе 2 расположен засыпной анод 3 в виде стружки, кусков металлолома, обрезков листов, трубок и т.д. Сверху засыпного анода уложен гибкий двухслойный материал, площадь которого в 1,5-2,5 раза больше площади анодного токопровода 2, при этом нижний слой, прилегающий к материалу засыпного анода 3, представляет собой сетку 4 из диэлектрика, например полимерных нитей, капрона, полипропилена и т.п., а верхний слой представляет собой гибкий катод 5. Выполнение катода в виде колец 6 из металлической проволоки (по типу кольчуги), свободно продетых друг в друга, и соединенных с отрицательным полюсом источника постоянного тока, увеличивает вес катода. На дне корпуса 1 установлен патрубок 7 с вентилем 8 для подачи очищаемой воды. В верхней части корпуса 1 расположен кольцевой карман 9 для сбора пены с уловленными частицами и капельками дисперсной фазы, а на боковой поверхности корпуса 1 установлен патрубок 10 для отвода очищенной воды.The electrocoagulator consists of a housing 1 made of a dielectric material, inside of which a horizontal anode conductor 2 is installed horizontally at the bottom, which is a hard perforated disk made of electrically conductive material, for example, stainless steel, titanium, carbon, and connected to the positive pole of a DC source . A backfill anode 3 is located on the anode conductor 2 in the form of chips, pieces of scrap metal, scraps of sheets, tubes, etc. A flexible two-layer material is laid on top of the filling anode, the area of which is 1.5-2.5 times larger than the area of the anode current lead 2, while the lower layer adjacent to the filling material of the anode 3 is a mesh 4 made of a dielectric, for example, polymer threads, nylon, polypropylene, etc., and the upper layer is a flexible cathode 5. The cathode in the form of rings 6 of metal wire (like chain mail), freely threaded into each other, and connected to the negative pole of the DC source, increases the weight of the cathode. At the bottom of the housing 1 is installed a pipe 7 with a valve 8 for supplying purified water. In the upper part of the housing 1 there is an annular pocket 9 for collecting foam with trapped particles and droplets of the dispersed phase, and on the side surface of the housing 1 there is a pipe 10 for draining purified water.

Электрокоагулятор работает следующим образом. В корпус 1 по патрубку 7 подают очищаемую воду, предназначенную для электрообработки. Ее расход регулирует вентилем 8. От источника постоянного тока подают напряжение на анодный токопровод 2 и гибкий катод 5. Под действием веса колец 6 и электрических сил, притягивающих засыпной анод 3 и гибкий катод 5, последний плотно охватывает неровности поверхности засыпного анода 3, создавая постоянный зазор между ними, равный толщине сетки 4, так как последняя выполнена из диэлектрического материала, то она препятствует короткому замыканию между материалом засыпного анода 3 и кольцами 6 гибкого катода 5.Electrocoagulator works as follows. In the housing 1 through the pipe 7 serves purified water intended for electrical processing. Its flow rate is regulated by valve 8. A voltage is applied to the anode conductor 2 and flexible cathode 5 from a direct current source. Under the influence of the weight of the rings 6 and electric forces attracting the charge anode 3 and flexible cathode 5, the latter tightly covers the surface irregularities of the charge anode 3, creating a constant the gap between them, equal to the thickness of the grid 4, since the latter is made of a dielectric material, it prevents a short circuit between the material of the charge anode 3 and the rings 6 of the flexible cathode 5.

Под действием электрического тока материал засыпного анода 3 растворяется с образованием хлопьев коагулянта, которые легко вымываются потоком очищаемой воды через сравнительно большие по сравнению с их размерами отверстия колец 6 гибкого катода 5, при этом большой вес колец 6, выполненных из металлической проволоки, не позволяет потоку жидкости приподнимать их над поверхностью материала засыпного анода 3. Наоборот, по мере растворения верхних слоев материала засыпного анода 3, кольца 6 гибкого катода 5 вместе с сеткой из диэлектрика 4 опускаются вниз с образованием постоянного зазора между поверхностью засыпного анода 3 и гибким катодом 5. Хлопья коагулянта вместе с уловленными частицами или капельками дисперсной фазы и пузырьками электролитических газов (водорода и кислорода, образующихся при электролизе воды на катоде и аноде), образуя пену, поднимаются вверх в кольцевой карман 9 для сбора пены, очищенную воду по патрубку 10 выводят из корпуса 1.Under the influence of electric current, the material of the filling anode 3 dissolves with the formation of coagulant flakes, which are easily washed out by the stream of purified water through the relatively large openings of the rings 6 of the flexible cathode 5 compared to their sizes, while the large weight of the rings 6 made of metal wire does not allow the flow raise the liquid above the surface of the material of the backfill anode 3. Conversely, as the upper layers of the material of the backfill anode 3 dissolve, the rings 6 of the flexible cathode 5 together with the mesh of the dielectric 4 lower are formed downward with the formation of a constant gap between the surface of the filling anode 3 and the flexible cathode 5. Coagulant flakes together with trapped particles or droplets of the dispersed phase and bubbles of electrolytic gases (hydrogen and oxygen generated during electrolysis of water at the cathode and anode) form foam, rise up in the annular pocket 9 for collecting foam, purified water through the pipe 10 is removed from the housing 1.

Для предотвращения перемещения сетки 4 из диэлектрического материала относительно гибкого катода 5 кольца 6 последнего могут быть сшиты с материалом сетки 4 нитями из диэлектрического материала, например, капрона, полипропилена и др.To prevent the movement of the grid 4 of the dielectric material relative to the flexible cathode 5, the rings 6 of the latter can be sewn with the grid material 4 by threads of dielectric material, for example, capron, polypropylene, etc.

Предлагаемая конструкция электрокоагулятора позволяет вести процесс очистки воды при постоянном токовом режиме, минимизировать разность потенциалов между анодом и катодом, снижать расход электроэнергии за счет полного использования хлопьев коагулянта, образующихся при растворении материала засыпного анода 3, их интенсивному вымыванию из-под сетки 4 и колец 6 гибкого катода 5 и интенсивному перемешиванию очищаемой воды в корпусе 1. В конечном счете это приводит к уменьшению стоимости очистки воды за счет уменьшения расхода электроэнергии и расхода материала засыпного анода.The proposed design of the electrocoagulator allows you to conduct the process of water purification at a constant current mode, to minimize the potential difference between the anode and cathode, to reduce energy consumption due to the full use of coagulant flakes formed when the material of the filling anode 3 is dissolved, and they are intensively washed out from under the mesh 4 and rings 6 flexible cathode 5 and intensive mixing of the purified water in the housing 1. Ultimately, this leads to a decrease in the cost of water treatment by reducing the consumption of electricity and the consumption of material of the backfill anode.

Claims

An electrocoagulator comprising a body of dielectric material, a horizontal perforated anode conductor with a charge anode placed on it, a dielectric grid and a cathode of electrically conductive material, forming a flexible two-layer material, the area of which is 1.5-2.5 times the area of the anode current conductor, differing the fact that the cathode is made in the form of rings of metal wire freely threaded into each other.