PL227874B1 - Elektrokoagulator do oczyszczania ścieków - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest elektrokoagulator, urządzenie stosowane w systemach do oczyszczania ścieków komunalnych lub przemysłowych, który może być zastosowany zarówno w miejskich jak i przydomowych oczyszczalniach ścieków.

Proces elektrokoagulacji ścieków został obszernie opisany w literaturze w odniesieniu do ścieków pochodzących z przemysłu chemicznego, barwnikarskiego, tekstylnego, a także w przypadku ścieków komunalnych oraz pochodzenia zwierzęcego. Najważniejszymi zaletami elektrokoagulacji w porównaniu do chemicznego procesu koagulacji są: zwartość instalacji, łatwość zautomatyzowania i komputeryzacji procesu sterowania, mniejsze ilości osadu ściekowego, prostszy i wydajniejszy proces separacji faz oraz korzystny wzrost pH produktu. Dynamiczny rozwój systemów i urządzeń do elektrokoagulacji ścieków datuje się na lata 70 ubiegłego wieku. Przykładowo, Stummer i Miller (US Patent 4,169,035) zaprezentowali przepływowy, stożkowo-cylindryczny reaktor elektrokoagulacyjny (wykonany z materiałów nieprzewodzących elektrycznie), wyposażony w spiralny układ nierozpuszczalnych anod (Ti/Pt lub Nb/Pt) oraz katod wykonanych ze stali kwasoodpornej lub Cu. Obecnie, urządzenia elektrokoagulacyjne (US Patent 7,682,492; 6,887,368; 8,048,279; 7,981,301; 7,211,185 oraz 6,972,077) stanowią przepływowe reaktory, wyposażone w kilka (lub więcej) niezależnych układów elektrodowych (katoda-anoda), wykonanych zwykle ze stali lub aluminium, gdzie konstrukcja elektrokoagulatora zapewnia wertykalny i turbulentny przepływ ścieków przez urządzenie. Źródło prądu stałego umożliwia zastosowanie asymetrycznego i kontrolowanego rozkładu pola elektrycznego w urządzeniu, także w układzie pulsującym. Jednocześnie, proces usuwania organicznych zanieczyszczeń jest wspomagany poprzez wprowadzenie do urządzenia elektrokoagulującego substancji utleniających, takich jak: tlen, chlorany(I), nadtlenek wodoru, itp. Inna koncepcja usuwania związków biogennych i organicznych ze ścieków (Wysocka, praca doktorska UWM Olsztyn 2002 oraz Walkowiak, praca doktorska UWM Olsztyn 2010) dotyczyła zastosowania reaktorów przepływowych z wypełnieniem metalicznym w postaci odpadowych materiałów zawierających drut Cu, Fe oraz Al. Zastosowanie mieszanego wypełnienia Fe/Al, prowadziło tam do spadku wydajności procesu utleniania Fe, wskutek pracy protektorowego układu ochrony elektrochemicznej Fe-katoda/Al-anoda, przy jednoczesnej pasywacji aluminium zachodzącej w wyniku polaryzacji anodowej.

Według wynalazku elektrokoagulator do oczyszczania ścieków w kształcie prostopadłościanu lub podobnym, charakteryzuje się tym, że wyposażony jest w system ogniw elektrochemicznych, utworzonych z izolowanych elektrycznie od obudowy urządzenia, stalowych, miedzianych lub grafitowych przegród stanowiących katody oraz naprzemiennie do katod ułożonych anod wykonanych ze stopu protektorowego Al, w układzie od 2 do 50 takich anod, o wysokości od 0,5 do 5 m, gdzie odległość między katodą a anodą jest regulowana i wynosi od 5 do 100 cm, a elektrokoagulator wyposażony jest w układ kontroli parametrów elektrycznych dla pracującego systemu ogniw.

System ten umożliwia przeprowadzenie elektrokoagulacji ścieków za pomocą jonów Al³+, powstałych w wyniku pracy elektrochemicznych ogniw: stal, Cu lub grafit/Al, gdzie jony Al³ powstają w procesie anodowego roztwarzania stopu protektorowego. Konstrukcja elektrokoagulatora zapewnia labiryntowy układ przepływu ścieków przez urządzenie, w procesie ich recyrkulacji pomiędzy elektrokoagulatorem, a zbiornikiem retencyjnym.

Przedmiot wynalazku zostanie przedstawiony w przykładach wykonania na rysunkach, na których Fig. 1 przedstawia schemat elektrokoagulatora, a Fig. 2 - widok urządzenia z góry ze schematem układu elektrycznego.

P r z y k ł a d 1

Elektrokoagulator do oczyszczania ścieków komunalnych z układem galwanicznych anod protektorowych Al.

Ścieki komunalne (stężenie P-PO4 =30 mg dm^-3, ChZT = 600 mg dm^-3, przewodnictwo właściwe κ = 0,5 mS cm^-1) w ilości 1.000 m³ na dobę podlegają procesowi recyrkulacyjnej elektrokoagulacji do czasu, aż stężenie P-PO4 spadnie do poziomu 2 mg dm^-3, a ChZT do 150 mg dm^-3, w układzie zbiornik retencyjny ścieków-elektrokoagulator 1, przy natężeniu przepływu ścieków przez elektrokoagulator 1 wynoszącym 1 m³ min^-1. Prostopadłościenny elektrokoagulator 1, o długości wynoszącej 4 m, wysokości wynoszącej 2 m oraz pojemności 10 m³ wyposażony jest w trzy prostopadłościenne, wysokopotencjałowe anody 2 protektorowe Al o wysokości 1,5 m oraz cztery katody 3 miedziane, gdzie odległości międzyelektrodowe pomiędzy anodą 2, a katodą 3 wynoszą 30 cm. Elektrokoagulator 1 wyposaPL 227 874 B1 żony jest w układ 4 umożliwiający kontrolę parametrów elektrycznych, tj. prądu oraz potencjału, dla układu ogniw elektrokoagulatora podczas procesu recyrkulacji ścieków.

P r z y k ł a d 2

Elektrokoagulator wstępnego oczyszczania ścieków przemysłowych z układem galwanicznych anod protektorowych Al.

Ścieki przemysłowe (stężenie P-PO4 = 50 mg dm^-3, ChZT = 5.000 mg dm^-3, przewodnictwo właściwe κ = 2,0 mS cm^-1), w ilości 1.000 m³ na dobę podlegają procesowi recyrkulacyjnej elektrokoagulacji do czasu, aż stężenie P-PO4 spadnie do poziomu 5 mg dm^-3 a ChZT do 1.500 mg dm^-3, w układzie zbiornik retencyjny ścieków-elektrokoagulator 1, przy natężeniu przepływu ścieków przez elektrokoagulator 1 wynoszącym 1 m³ min^-1. Prostopadłościenny elektrokoagulator 1, o długości wynoszącej 5 m, wysokości wynoszącej 2 m oraz pojemności 12 m³ wyposażony jest w układ trzech prostopadłościennych, wysokopotencjałowych anod 2 protektorowych Al o wysokości wynoszącej 1.5 m oraz czterech katod 3 stalowych, gdzie odległości międzyelektrodowe pomiędzy anodą 2 a katodą 3 wynoszą 50 cm. Elektrokoagulator 1 wyposażony jest w układ 4 umożliwiający kontrolę parametrów elektrycznych, tj. prądu oraz potencjału dla układu ogniw elektrokoagulatora podczas recyrkulacji ścieków.

Claims (1)

1. Elektrokoagulator do oczyszczania ścieków w kształcie prostopadłościanu lub podobnym, znamienny tym, że wyposażony jest w system ogniw elektrochemicznych, utworzonych z izolowanych elektrycznie od obudowy urządzenia, stalowych, miedzianych lub grafitowych przegród stanowiących katody (3) oraz naprzemiennie do katod ułożonych anod (2) wykonanych ze stopu protektorowego Al, w układzie od 2 do 50 takich anod, o wysokości od 0,5 do 5 m, gdzie odległość między katodą, a anodą jest regulowana i wynosi od 5 do 100 cm, a elektrokoagulator wyposażony jest w układ (4) kontroli parametrów elektrycznych dla pracującego systemu ogniw.