82. Электроизвлечение металлов. Конструкции электродов.

Основным технологическим элементом, решающим образом влияющим на работу электрофильтра, являются электроды – коронирующие и осадительные.

Коронирующие электроды могут быть гладкими или иметь фиксированные точки разряда.

Гладкие электроды могут быть круглого, квадратного, звездообразного или ленточного сечений.

В целях снижения вторичного уноса применяют коробчатые и желобчатые электроды.

Коронирующие электроды с фиксированными точками разряда снабжены иглами, на которых и возникает коронный разряд. Меняя шаг игл и их высоту, можно получать определенное значение тока короны. Чаще всего применяют электроды из ленты со штампованными зубцами или шипами.

Коронирующие электроды изготавливают из нихрома, углеродистой и легированной стали.

Рис. 1. Различные виды коронирующих электродов: а – гладкие; б – с фиксированными точками разряда

Провода: 1 – круглого сечения; 2 – штыкового сечения; 3 – звездообразный; 4 – ленточный; 5 – колючая проволока; 6 – пилообразный; 7 – игольчатый

Осадительные электроды трубчатых электрофильтров чаще всего выполняют из труб круглого сечения диаметром 200 – 300 мм, длиной 3 – 5 м. Иногда применяют и трубы квадратного или шестиугольного сечений. Гладкие пластинчатые осадительные электроды (рис. 2) применяют иногда только в мокрых электрофильтрах, так как в сухих при удалении пыли с электродов встряхиванием они дают значительный вторичный унос.

Рис. 2. Осадительные электроды электрофильтров:

а – пластинчатые простые; б – пластинчатые волнистые; в – пластинчатые из прутков; г – коробчатые; д – тюльпанные; ж – шестигранные; з - S-образные

83. Аэробное сбраживание. Аэротенки

Аэробное сбраживание - это биологический процесс с длительным периодом аэрации в сооружениях типа аэротенков, в результате которого происходит разложение органического вещества. Органическое вещество канализационных осадков, в том числе активного ила, состоит из трех групп: питательных веществ, доступных биологическому окислению; инертных, биологически не разлагаемых веществ; активной бактериальной массы, способной к самоокислению. Известно, что самоокисление - свойство живых бактериальных клеток в условиях недостатка питания вырабатывать в результате внутриклеточного обмена веществ энергию, необходимую для поддержания своей жизнедеятельности.

Аэротенк представляет собой аппарат с постоянно протекающей сточной водой, во всей толще которой развиваются аэробные микроорганизмы, потребляющие субстрат, т.е. «загрязнение» этой сточной воды.

Биологическая очистка сточных вод в аэротенках происходит в результате жизнедеятельности микроорганизмов активного ила. Сточная вода непрерывно перемещается и аэрируется до насыщения кислородом воздуха. Активный ил представляет собой суспензию микроорганизмов, способную к флокуаляции.

При биологической очистке сточных вод протекают два процесса: сорбция загрязнений активным илом и их внутриклеточное окисление микроорганизмами. Скорость сорбции значительно превышает скорость биокисления, поэтому после окончания процесса сорбции и достижения требуемого эффекта очистки по БПК отделившейся в отстойнике ил направляют в регенератор (секцию аэротенка) с целью биоокисления остаточных загрязнений сточных вод.

Аэротенки могут быть классифицированы по гидродинамическому режиму их работы: 1) аэротенки идеального вытеснения; 2) аэротенки идеального смешения; 3) аэротенки промежуточного типа.

Гидродинамический режим работы аэротенков оказывает принципиальное влияние на условия культивирования микроорганизмов, а следовательно, на эффективность и экономичность биологической очистки сточных вод.

Конструкции аэротенков могут быть различными и зависят от системы аэрации, способа распределения потоков сточных вод и возвратного ила. Имеются также конструкции аэротенков, совмещенных с отстойниками и фильтрами, с регенарацией активного ила и без нее [15].

Существуют также классификация аэротенков по величине «нагрузки» на активный ил: высоконагружаемые (аэротенки на неполную очистку), обычные и низконагружаемые (аэротенки продленной аэрации).

Аэротенки-вытеснители (аэротенки полного вытеснения) имеют сосредоточенный впуск исходной воды и циркуляционного ила в на­чале сооружения и отвод иловой смеси в конце его. Повышенная кон­центрация загрязнений в начале со­оружения обеспечивает увеличение скорости их окисления, что несколь­ко сокращает общий период аэра­ции, но изменение состава воды по длине аэротенка затрудняет адапта­цию ила и снижает его активность. В связи с этим аэротенки-вытеснители применяют для очистки срав­нительно слабо загрязненных город­ских и подобных им производствен­ных вод (БПК_полн до 500 мг/л).

Разновидностью аэротенков-вытеснителей является секциониро­ванный аэротенк, в котором для предотвращения возвратного движе­ния

воды коридоры сооружения разделены поперечными перего­родками на пять-шесть последова­тельно проточных секций (ячеек). Секционирование оказывается це­лесообразным при длине коридоров в аэротенках менее 60—80 м.

На рисунке 7 приведена типовая конструкция четырехкоридорного аэротенка с пневматической систе­мой аэрации.

Рисунок 7 - Типовой четырехкоридорный аэротенк:

1 — воздушный коллектор; 2 — воздуховоды аэратора; 3 — аэратор; /— IV — секции аэротека

В отличие от аэротенков других типов (аэротенков-смесителей и аэротен­ков промежуточного типа), аэротенки-вытеснители представляют собой сооружения, в которых очи­щаемая сточная вода постепенно перемещается от места впуска к ме­сту ее выпуска. При этом практи­чески не происходит активного пе­ремешивания поступающей сточ­ной воды с ранее поступившей. Процессы, протекающие в этих со­оружениях, характеризуются пере­менной скоростью реакции, по­скольку концентрация органичес­ких загрязнений уменьшается по ходу движения воды. Аэротенки – вытеснители весьма чувствительны к изменению концентрации органических веществ в поступающей воде, особенно к залповым поступлениям со сточными водами токсических веществ, поэтому такие сооружения рекомендуется применять для очистки городских и близких по составу к бытовым промышленных сточных вод [12].

При отсутствии резких колебаний расхода сточных вод и содержания токсических веществ вместо аэротенков – смесителей предпочтительнее применять аэротенки – вытеснители, которые отличаются меньшим объемом и простотой конструкции.

Коридорный аэротенк работает практически как вытеснитель при отношении расстояния от впуска очищаемой воды до конца послед­него коридора к ширине коридора не менее 50: 1. При ширине кори­дора 6 или 9 м минимальное рас­стояние от впуска сточной воды до конца последнего коридора долж­но составлять соответственно 300 и 450 м.

При использовании аэротенков с коридорами меньшей длины на­блюдается процесс значительного осевого смешения, которое искажа­ет эффект вытеснения. Для недопу­щения продольного перемешивания и приближения процесса к режиму вытеснения в этом случае необхо­димо предусматривать секциониро­вание аэротенков. Секционирование может быть осуществлено путем ус­тановки в коридорах аэротенков лег­ких вертикальных перегородок с отверстиями в нижней части. Ско­рость движения иловой смеси в от­верстиях перегородок принимается равной не менее 0,2 м/с.

Для исключения отрицательно­го влияния залповых поступлений концентрированных сточных вод первая секция аэротенка должна иметь больший объем. Конструктив­но такая секция оформляется как аэротенк-смеситель, что достигает­ся рассредоточенным впуском в нее сточных вод. Расстояние между вы­пусками следует принимать не ме­нее ширины коридора. Размер вы­пускных отверстий в распредели­тельных лотках должен быть рассчи­тан на пропуск 50 % расхода сто­ков, поступающих в секцию. Кон­струкция аэротенков-вытеснителей (в том числе и секционированных) должна обеспечивать работу по схе­ме с регенерацией активного ила. Регенерация ила принимается рав­ной 25—50 % объема сооружений.

Аэротенки-осветлители предназначены для очистки бытовых и близких к ним по составу промышленных сточных вод с концентрацией загрязнений БПК_полн до 500 мг/л, по взвешен­ным веществам — до 150 мг/л на очистных станциях производитель­ностью 1,4—280 тыс. м³/сут. При при­менении аэротенков-осветлителей можно уменьшить объем очистных сооружений за счет сокращения продолжительности аэрации до 3— 5 ч и исключения из схемы очистки вторичных отстойников как само­стоятельных сооружений и насос­ной станции активного ила. В отли­чие от аэротенков-отстойников, в аэротенках-осветлителях создается значительно более высокая степень рециркуляции ила, что позволяет рассматривать взвешенный слой ила в отстойной зоне как дополнитель­ную реакционную зону.

Аэротенки-осветлители пред­ставляют собой прямоугольные в плане бассейны с наклонными (рис.8, а) или вертикальными боковыми стенками (рис. 8, б).

В аэротенках с наклонными бо­ковыми стенками зона аэрации на­ходится в центральной части соору­жения между симметрично распо­ложенными по периферии зонами осветления, а при вертикальных бо­ковых стенках зоны осветления с обеих сторон ограничены зонами аэрации. Зоны осветления отделе­ны от зон аэрации наклонными раз­делительными, не доходящими до дна бассейна перегородками, обо­рудованными в верхней части переливными окнами для подачи ило­вой смеси из зоны аэрации в зону осветления. В нижней части разде­лительные перегородки образуют сплошную щель, через которую воз­вратный ил подсасывается из зоны осветления в зону аэрации. Степень рециркуляции смеси между зонами достигает 6—12 и зависит от разме­ра сечения переливных окон, регу­лируемого шиберами. Побудителем рециркуляции является система аэрации, обеспечивающая перепад гидростатического давления между зонами аэрации и осветления. В зону аэрации воздух подается через перфорированные трубки, или мелкопузырчатые диффузоры.

Осветленная сточная вода поступает в сооружение по перфорированному трубопроводу, уложенному отверстиями вниз у днища зоны по всей длине, смешивается с активным илом и подвергается аэрации.

Рисунок 8 – Аэротенк-оветлитель с наклонным (а) и вертикальными (б) боковыми стенками:

1 – зона аэрации; 2 - переливные окна; 3 – козырек; 4 – зона осветления; 5 – лоток; 6 – трубопровод избыточного ила; 7 – циркуляционная щель; 8 – трубопровод подачи воздуха в щель; 9 – «зуб»; 10 - перфорированный трубопровод подачи сточной воды; 11 – аэратор; 12 – перегородка; 13 – зона дегазации; 14 - шибер

Аэрированная иловая смесь че­рез переливные окна поступает в зоны осветления и направляется вдоль разделительных перегородок вниз к щелям, где разделяется на два потока. Один поток через дон­ные щели возвращается в зону аэра­ции, другой направляется вверх, создавая взвешенный слой активно­го ила. Очищенная вода, пройдя взвешенный слой ила, собирается водоотводящими лотками. Избыточ­ный ил из нижней части взвешен­ного слоя удаляется по трубам, раз­мещенным равномерно по всей дли­не сооружения [27].