4.5. Проектирование электрокоагуляторов

Элекрокоагуляция заключается в растворении электродов из алюминия или железа под действием постоянного электрического тока и в выделении ионов этих электродов в движущийся через электролизер поток воды. Схема электролизера для анодного растворения алюминия или железа приведена на рис. 4.16. Расчет электрокоагулятора заключается в определении дозы алюминия или железа, силы тока, необходимой для осуществления процесса электрохимической очистки, площади и толщины электродов, размеров электролизера.

Рис. 4.16. Электролизер для анодного растворения алюминия или железа (электрокоагулятор)

1 – подача исходной воды; 2 – отвод воды из электролизера; 3 – пластины алюминия или железа.

Дозы коагулянта по мутности (D_м) определяется из таблицы 4.8.

Таблица 4.8.

Дозы коагулянта для обработки воды, получаемой анодным растворением.

Содержание в воде взвешенных веществ, мг/л	Дозы растворенных металлов, мг/л
	Al3+	Fe2+
До 100	1,5 – 2,5	3,9 – 6,9
101 – 200	1,9 – 3,2	4,7 – 8,8
201 – 400	2,5 – 3,5	6,3 – 11,8
401 – 600	2,8 – 4,3	7,1 – 13,8
601 – 800	3,4 – 5,0	8,6 – 15,8
801 – 1000	3,8 – 5,8	9,5 – 17,7
1001 – 1400	4,1 – 6,5	10,2 – 20,7
1401 – 1800	4,7 – 7,6	11,8 – 22,7
1801 – 2200	5,1 – 8,3	12,6 – 24,6
2201 - 2500	5,7 – 9,1	14,2 – 25,6

Примечание: Меньшие дозы относятся к водам, содержащим грубодисперсные взвеси.

Дозы коагулянтов по цветности определяются по формуле:

, мг/л, (4.75.)

где α – коэффициент, принимаемый для алюминиевых электродов, α = 0,15-0,3; для железных электродов: α = 0,5 – 1,0.

Для дальнейших расчетов принимается большая доза коагулянта (D_к).

Общий расход металла, растворяемого на анодах, определяется по формуле:

, г/час (4.76.)

где Q – расход воды в электрокоагуляторах, м³/час.

Отношение массы растворяемого при коагуляции металла к общей массе электродов учитывается коэффициентом использования электродов (k), который принимается в пределах 0,75 – 0,9.

Сила тока обеспечивающая растворение электродов, определяется по формуле:

, А, (4.77.)

где Ф – постоянная Фаридея, Ф = 96491 кл/г-экв;

n – валентность металла;

А – атомная масса растворяемого металла, г.

Скорость движения воды (V) между электродами принимается 0,01-0,02 м/с. Время протекания воды (в горизонтальном направлении) t = 30 – 120 c.

По этим величинам определяется длина электродов:

, м, (4.78.)

Высота электродов принимается с учетом размеров листового металла в пределах:

Н_э = (0,5-1,0) L_э, м, (4.79.)

Площадь одного электрода:

, м², (4.80.)

Общая площадь всех электродов определяется по формуле:

, м², (4.81.)

где j – плотность тока на электродах, которую рекомендуется принимать в пределах 10 – 60 А/м².

Требуемое количество электродов:

, шт., (4.82.)

Объем, занятый водой в межэлектродном пространстве:

, м³ , (4.83.)

Ширина промежутков между электродами:

, м, (4.84.)

Толщина электродов (с) равна 3 – 6 мм.

Общая ширина электролизной камеры:

, м, (4.85.)

Для обеспечения равномерного распределения воды между электродами необходимо слева и справа от электродов в электролизере предусмотреть свободное пространство длинна которого (с каждой стороны) принимается равной:

(4.86.)

Тогда общая длинна электролизера:

, м, (4.87.)

При определении общей высоты электролизера Н предусматривают свободное пространство между дном и пластинами h₁ = 0,05 – 0,15 м; слой воды над электродами h₂ = 0,1 –0,3, м; строительный запас h₃ =0,15 – 0,2, м. Тогда:

, м, (4.88.)

Напряжение на электродах из условий безопасной эксплуатации электрокоагулятора принимается в пределах: U =35 – 50 В.

Расход электроэнергии в электрокоагуляторе:

, вт-час/м³ , (4.89.)