Очистка промышленных сточных вод электрохимическими методами

Справочная информация:

                    Очистка промышленных сточных вод с использованием электрохимических процессов в соответствии с общепринятой классификацией относятся к физико-химическим процессам очистки водных систем. Они отличаются многостадийностью и относительной сложностью происходящих в аппаратах водоочистки физико-химических явлений. Механизм и скорость протекания отдельных стадий зависят от многих факторов, выявление влияния и правильный учет которых необходимы для оптимального конструирования электролизеров и рационального ведения процессов очистки воды.
            Основываясь на законах физической химии, электрохимии и химической технологии, электрохимические методы очистки промышленных сточных вод можно разделить на три основные группы: методы превращения, методы разделения и комбинированные методы.
            Методы превращения обеспечивают изменение физико-химических и  фазово-дисперсных  характеристик загрязнений сточных вод с целью их обезвреживания и быстрого извлечения из стоков. Превращение примесей может проходить ряд последовательных стадий, начиная с электронного уровня взаимодействия растворимых соединений и заканчивая изменением каких-либо электроповерхностных и объемных характеристик грубодисперсных веществ, содержащихся в сточных водах.
            Методы разделения предназначены для концентрирования примесей в локальном объеме раствора без существенного  изменения фазово-дисперсных или физико-химических свойств извлекаемых из сточных вод веществ. Разделение примесей и воды происходит в основном за счет флотации электрогенерируемыми пузырьками газов или силового воздействия электрического поля, обеспечивающего транспорт заряженных частиц в воде.
            К комбинированным методам электрохимической очистки сточных вод относятся методы, которые предполагают совмещение одного или нескольких методов превращения и разделения загрязнений стоков в одном аппарате.
            На основании классификации методов электрохимической очистки сточных вод следует осуществлять и выбор типа аппарата, который определяется в первую очередь видом генерируемого электролитического эффекта в сточной воде.
            Аппараты для электрохимической очистки промышленных  сточных вод (электролизеры) классифицируются по следующим признакам:
  1. по организации процесса очистки стоков – аппараты непрерывного или периодического действия
  2. по гидродинамическому режиму работы – напорные и безнапорные
  3. по типу реактора – открытые, закрытые, бездиафрагменные и диафрагменные
  4. по организации движения сточной воды в межэлектродном пространстве – горизонтальные, угловые, вертикальные с восходящим и нисходящим движением воды
  5. по организации движения воды в аппарате – однопоточные, многопоточные и комбинированные
  6. по виду воздействия на дисперсную систему – электрическим полем, электродными процессами, электроразрядом, комплексным воздействием

 

Очистка промышленных сточных вод методом электрокоагуляции

             
            Очистка сточных вод методом электрокоагуляции основан на их электролизе с использованием стальных или алюминиевых анодов, подвергающихся электролитическому растворению. В результате осуществляется процесс коагуляции, аналогичный обработке сточной воды солями железа и алюминия. Однако, по сравнению с реагентным коагулированием при электрохимическом растворении металлов не происходит обогащения воды сульфатами и хлоридами, содержание которых в воде лимитируется как при сбросе очищенных сточных вод в водоемы, так и при повторном использовании в системах промышленного водоснабжения.
            При электрокоагуляции сточных вод протекают и другие электрохимические и физико-химические процессы:
  1. электрофорез
  2. катодное восстановление растворенных в стоках органических и неорганических веществ или их химическое восстановление, а также образование катодных осадков металлов
  3. флотация твердых эмульгированных частиц обрабатываемой сточной воды пузырьками газообразного водорода, выделяющегося на катоде
  4. сорбция ионов и молекул растворенных примесей стоков, а также частиц эмульгированных в воде примесей на поверхности гидроксидов железа и алюминия, которые обладают значительной сорбционной способностью
        В основе гальванокоагуляции лежат те же физико-химические процессы, которые составляют сущность электрокоагуляции. Отличие данного метода  очистки промышленных стоков  от электрокоагуляции заключается в способе введения в обрабатываемые сточные воды ионов железа, а также в отсутствии электростатической коагуляции, возникающей при наложении электрического поля.
        При галванокоагуляционной очистке обрабатываемую сточную воду с рН 2-4пропускают через зону загрузки скрапа (смеси железа, меди и кокса), который представляет собой гальваническую пару, где железо является анодом. За счет разности потенциалов железо переходит в сток без наложения тока от внешнего источника в двухвалентной форме. В результате контакта с кислородом воздуха происходит окисление двухвалентного железа до трехвалентного. Таким образом, в обрабатываемой сточной воде образуются соединения железа (II) и (III).
        В качестве катодных реакций могут протекать реакции выделения водорода, контактного осаждения более благородных, чем железо, металлов.
        Гальванокоагуляция широко применяется при очистке сточных вод от ионов тяжелых металлов и Cr6+. При данном методе водоочистки тяжелые цветные металлы извлекаются в виде ферритов. Наиболее эффективное извлечение меди, цинка, хрома (VI) и хрома (III) из стоков в виде сернокислых растворов наблюдается при pH исходной сточной воды 2.5-2.7, причем меди и трехвалентный хром эффективно извлекаются в широком диапазоне исходных концентраций – от 50 до 250 мг/литр, а шестивалентный хром – до 200 мг/литр. Цинк и никель хорошо извлекаются из сточных вод при низких концентрациях, до 50 и 100 мг/литр, соответственно.
            При галванокоагуляции расход железа составляет 0.2-1 кг на тонну очищенной сточной воды – в зависимости от pH. В результате на тонну очищенных стоков образуется до 1.5 кг железистого отхода.
            Для глубокой очистки сточных вод описываемый метод применяют в сочетании с последующей обработкой стоков известковым молоком. Сточная вода, прошедшая очистку методом гальванокоагуляции, содержит большое количество взвешенных, плохо отстаивающихся мелкодисперсных твердых частиц, представляющих собой главным образом ферриты и частицы кокса. Поэтому сточные воды перед сбросом в канализацию подвергают многоступенчатой очистке от взвешенных частиц: выдержке в отстойнике, фильтрованию через пористые материалы и фильтры с плавающей загрузкой. Осадок из нижней части отстойника подвергают очистке на пресс-фильтрах.  
 

Очистка прормышленных сточных вод от ионов тяжелых металлов методом электрохимического восстановления

        Метод электрохимического восстановления с применением нерастворимых анодов особенно  эффективен  для обезвреживания хромсодержащих сточных вод с большими концентрациями Cr6+ (более 2 г/литр). Катодное восстановление металлов происходит по схеме:
                                    Men +ne- → Me0
        При этом металлы осаждаются на катоде и могут быть рекуперированы. При использовании метода электрохимического восстановления можно снизит концентрацию хрома в сточных водах на 3 порядка.
Наиболее широко для выделения металлов из промышленных сточных вод применяются следующие виды катодов:
  1. пористые
  2. объемно-насыпные проточные
  3. плоские пластины с инертной загрузкой

классификация электрохимических процессов очистки сточных вод

Спец.Предложение

тел.:   (495)660-0771 (многоканальный)
факс: (495)660-0772


г. Москва, ул. Ткацкая, 1

Rambler's Top100