Электрокоагуляторы

Электрокоагуляция основана на растворении электродов из алюминия, железа или их сплавов в электролите (сточная вода) под действием электрического тока, с последующим образованием гидрооксидов металлов, отличающихся высокой коагуляционной способностью. На поверхности гидрооксидов адсорбируются ионы и молекулы загрязнителя, и происходит коагуляция (слипания) частиц с последующим осаждением. При использовании в качестве анода железных или алюминиевых электродов происходит их электролитическое растворение, при котором в сточную воду переходят ионы этих металлов, превращающиеся в гидроксиды, или основные соли металлов, обладающие коагулирующей способностью. При электрокоагуляции сточных вод могут идти и другие электрохимические и физико-химические процессы, такие как электрофорез, катодное восстановление растворенных в воде органических и неорганических веществ, химические реакции между ионами железа или алюминия и содержащимися в воде ионами с образованием нерастворимых солей. Поэтому эффект очистки воды при электрокоагуляции в ряде случаев более высокий, чем при ее обработке коагулянтами.

Электрокоагуляцию применяют для удаления из сточных вод тонкодисперсных примесей, например масел и нефтепродуктов, органических взвесей и т.д. Для удаления из воды истинно растворенных веществ этот метод не используют. Рекомендуется применять этот метод для очистки сточных вод, имеющих нейтральную или слабощелочную реакцию среды (рН=5-9). Поскольку для осуществления электрокоагуляции требуются значительные затраты электроэнергии и листовой металл, ее можно рекомендовать для локальных схем очистки небольших количеств сточных вод (30-50 м³/ч). Расстояние между электродами в блоке зависит от электропроводности сточной воды и может составлять 6-20 мм. Продолжительность электрообработки определяется свойствами загрязнений и в среднем может изменяться в пределах 0,5-5 мин. Учитывая малое расстояние между электродами и возможность засорения электродного пространства, сточные воды перед электрокоагуляцией необходимо подвергать механической очистке от крупнодисперсных загрязнений.

Стандартные, или типовые, конструкции аппаратов для электрокоагуляции отсутствуют. Существуют, однако, определенно сложившиеся схемы конструктивного оформления электрокоагуляторов. Электрокоагулятор обычно представляет собой корпус прямоугольной или цилиндрической формы, в которой помещают электродную систему — ряд электродов. Обрабатываемая вода протекает между электродами. По форме и расположению электродов электрокоагуляторы разделяют на аппараты с плоскими и цилиндрическими электродами, расположенными обычно вертикально. Вертикальное положение электродов обусловлено большей жесткостью конструкции и неизменностью размеров электродной системы, а также лучшими условиями удаления выделяющихся газов и протекания процесса флотации. На рис. 12.2.1 показано прямоугольный электро-коагулятор с растворимыми пластинчатыми электродами.

Электрокоагулятор оснащен блоком электродов (Э). На электроды подается постоянное напряжение 12-24 В, при этом токовая нагрузка составляет 250-4000А.

В зависимости от характера движения обрабатываемой воды электрокоагуляторы можно разделить на однопоточные, многопоточные с горизонтальным или вертикальным движением воды (рис. 12.2.2).

При вертикальном направлении движения воды электрокоагуляторы могут быть противоточные (подача воды сверху, т.е. в направлении, противоположном движению пузырьков газа, которые обеспечивают флотацию) и прямоточные (подача воды снизу).

Электрокоагуляторы снабжают вытяжным вентиляционным устройством для удаления газов, механическими устройствами для удаления флотируемых продуктов с поверхности очищаемой воды и осадка из нижней части аппарата, а также устройствами для очистки поверхности электродов и межэлектродного пространства.

При очистке сточных вод, содержащих вредные или опасные вещества, электрокоагулятор должен иметь снабженный вытяжкой герметичный корпус, в который можно подавать инертный газ. Аноды и катоды часто изготавливают из одного и того же материала, что позволяет повысить ресурс работы аппарата, периодически изменяя полярность электродов (реверс тока).

На рис.12.2.3 представлена электрокоагуляционная установка, в которой электрокоагулятор совмещен с вертикальным отстойником, а предварительная очистка крупнодисперсных частиц происходит в гидроциклоне.

Несмотря на значительный расход электроэнергии электрокоагуляционная очистка сточных вод позволяет перейти на оборотное водоснабжение, так как при этом эффективность очистки составляет 0,9-0,95.