6.6.3.3.Электрофлотация.

Способ электрофлотационной очистки основан на переносе загрязняющих частиц из объема жидкости на ее поверхность пузырьками газов, образующихся при электролизе сточных вод. Устройства в которых производят этот процесс называют электрофлотаторами. Образование газов происходит в соответствии с уравнениями (5.88) - (5.90), (5.94), (5.95). Как следует из указанных уравнений на катоде выделяется водород, а на аноде - кислород. Основные флотационные процессы протекают с участием водорода. Методами электрофлотации очищают сточные воды нефтеперерабатывающих заводов, целлюлозно-бумажных комбинатов и других предприятий.

Обычно в установках для электрофлотации используют растворимые электроды (железные или алюминиевые). При их растворении протекают реакции, описанные уравнениями (5.101) - (5.105), в результате чего в воду проходят катионы железа или алюминия (в виде гидроксидов). Эти электрофлотационные процессы очистки наиболее эффективны при очистке сточных вод, что обеспечивается одновременным воздействием на загрязнения коагулянтов (гидроксидов железа или алюминия) и пузырьков газа. Такие установки называют электрокоагуляционно-флотационными.

Существуют однокамерные и двукамерные электрофлотационные установки, горизонтального или вертикального типа. При пропускной способности до 10-15 м/ч используют однокамерные установки. Схема горизонтальной установки представлена на рис.5.32

Рис. 6.61. Горизонтальный электрофлотатор.

1 - впускная камера, 2 - решетка-успокоитель, 3 - электродная система, 4 - механизм для

сгребания пены, 5 - пеносборник, 6,7 - отвод соответственно обработанной сточной воды и пенного шлама, 8 - опорожнение электрофлотатора и выпуск осадка.

Приведем методику расчета установок для электрофлотации или электрофлотокоагуляции (по С.В.Яковлеву).

Вначале определяют общий объем установки W_у установки, объемов электродного отделения W и камеры флотации W м³ , следовательно,

W_у = W_э + W_ф ( 6.0)

Объем электродного отделения зависит от размеров электродной системы. Если рассчитывается горизонтальная установка, представленная на рис 4.32, то ширина секции принимается в зависимости от производительности Q: если Q < 90 м³/ч, то B = 2м, если Q = 90 - 180 м³ /ч, то = 2,5 - 3м.

Число электродов , размещаемое в установке, составляет:

n_э = (B - 2a₁ + a₂) / ( + a₂) ( 6.0)

где

а₁ - величина зазора между крайними пластинами и стенками камеры, равная мм,

a₂ - величина зазора между пластинками, равная 15-20 мм,

 - толщина пластин, равная 6-10 мм.

Тогда необходимая площадь пластин электродов f_Э, м² определяется по следующей формуле:

f_э = f_a.э/(n_э-1) ( 6.0)

где

f_a.э - активная поверхность электродов, м² ,

определяемая из следующего выражения: f_a.э = EQ/i

где

Е - удельное количество электричества, Aч/м³;

Q - расчетный расход сточных вод, м³/ч;

i - плотность тока на электродах, А/м²;

Параметры Е и i определяют экспериментальным путем. Обычно их значения лежат в следующих пределах: Е = 100  600 Ач/м³, i = 50  200 А/м², напряжение постоянного тока 5  30 B. Обычно высота пластин h_э составляет 11.5м. Длину пластин находят из следующего выражения:

l_э = f_э / h_э ( 6.0)

а длину электродной камеры L_э (м) по формуле:

L_э =l_э + 2а₁ ( 6.0)

Объем электродной камеры W_э (м³) находят из выражения:

W_э = ВH_эL_э ( 6.0)

В этом выражении Н_э - это рабочая высота электродной камеры (м), равная:

Н_э = h₁ +h₂ +h₃ ( 6.0)

здесь h₁ - высота осветленного слоя, равная 1-1,5м,

h₂ - высота защитного слоя, равная 0,3-0,5 м,

h₃ - высота слоя шлама, равная 0,4- 0,5 м.

Объем флотационной камеры составляет:

W_ф = Qt_ф ( 6.0)

где t_ф - продолжительность флотации, определяемая экспериментально (лежит в пределах 0,3-0,75 ч.).

Длину L_ф и высоту H_ф флотационной камеры рассчитывают исходя из ее объема W_ф и ширины B.

Количество металла электродов, переходящее в раствор рассчитывают по формуле:

m_э =k_T ЭЕ ( 6.0)

где

m_э - количество металла, переходящего в 1м³ раствора, г;

k_Т- коэффициент выхода по току, равный 0,5  0,95 (определяется экспериментально),

Э - электрохимический эквивалент, г/Aч , равный для Fe²⁺ , Fe³⁺ , Al³⁺ соответственно 1,042; 0,695 и 0,336.

Срок службы электродной системы Т,сут.,

Т = М1000/m_эQ_сут ( 6.0)

где

М - количество металла электродов, которое растворяется при электролизе, кг;

М = k_эf_эn_э ( 6.0)

где - плотность металла электродов, кг/м³

k_э - коэффициент использования материала электродов, равный 0,8  9,

Q - суточный расход сточных вод, м³ /сут.

При эксплуатации электрофлотационных установок следует учитывать существенное количество водорода и кислорода, выделяющихся при протекании процесса и принимать соответствующие меры безопасности.