Расчет электролизёра с железными анодами

Электрокоагуляторы с железными анодами относятся к нестандартизированному оборудованию. Предпочтительно использование электрокоагуляторов горизонтального типа с пластинчатыми электродами. Электрокоагуляторы могут быть как периодического, так и непрерывного действия. Электрокоагулятор состоит из корпуса с наклонным дном и крышкой, электродной системы, пеноудаляющего устройства. Электрокоагуляторы непрерывного действия, кроме того, должны быть снабжены устройствами рассредоточенного впуска и выпуска воды и устройством для поддержания уровня воды в аппарате на заданном уровне. Электрокоагуляторы обоих типов должны быть снабжены патрубками с вентилями для выпуска и впуска воды, пены, емкостями для сбора пены и вентиляционной системой удаления водорода. Корпус электролизера прямоугольной формы следует изготовлять из листовой углеродной стали с последующим нанесением на внутреннюю поверхность защитного покрытия, например, из винипласта или эпоксидных смол.Крышка электролизера, предназначенная для предотвращения выделения водорода в рабочее помещение, изготавливается из листовой стали с покраской внутренней поверхности водостойкой краской. Крышка устанавливается своим фланцем к фланцу корпуса и герметизируется. Дно корпуса электролизера должно иметь уклон.Электродный блок, собираемый из железных пластин выполняется в виде параллелепипеда и располагается равномерно по объему электролизера. Электроды в блоке устанавливаются плоскопараллельно на одинаковом расстоянии друг от друга (10-20 мм). Объем жидкости над электродами не должен превышать 20 % общего объема электрокоагулятора. Электродные пластины прямоугольной формы следует изготавливать одинаковыми для обеспечения их взаимозаменяемости. Механическая жесткость электродного блока создается с помощью диэлектрических гребенок. Для удобства монтажа в блоках предусматривают проушины (крючки). Соединение электродов в блок производится либо сваркой, либо стягиванием (разъемное соединение). Токоподводы к электродным блокам внутри электролизера в местах соприкосновения их с жидкостью должны быть изолированы. Их следует изолировать и от корпуса электрокоагулятора.Пеноудаляющее устройство может быть, выполнено либо в виде приспособления, сгоняющего пену струями сжатого воздуха в пеносборный лоток, либо и виде доски с пневматическим приводом. Пеноудаляющее устройство перемещается как вручную, так и автоматически по заданной программе.

В процессе электролиза выделяется водород, который необходимо постоянно удалять из аппарата с помощью вытяжного вентиляционного устройства. Для обеспечения безопасности, работа электрокоагулятора должна быть сблокирована с работой вентилятора: в случае остановки вентилятора должна быть прекращена подача электроэнергии на электрокоагулятор.

Время обработки сточной воды при соответствующей силе тока выбирают экспериментально по степени ее осветления. При изменении состава воды время ее обработки также изменяется.

Часовой расход железа который необходимо ввести в обрабатываемую воду, г/ч

1) Определяем необходимую дозу Fe:

D_Fe=48 г/м³;

2) Определим часовой расход Fe, г/ч:

D=D_Fe∙Q=48∙131.2=6300 г/ч,

где D_Fe –доза Fe, г/м³;

Q-часовой расход воды, равен 131,2 м³/ч;

3) Определяем силу тока обеспечивающую растворение Fe-анодов:

I= А

где I – сила тока, А;

k=1,04 г/А*ч – электрохимический эквивалент Fe;

t=27 мин = 0,45 ч – время обработки СВ в электрокоагуляторе;

h=80% - выход Fe по току;

G_Fe - часовой расход Fe, г/ч.

4) Рассчитываем число электродов:

_N=

Примем 1 анод b=0,8 м, H=1м,

где b – ширина электрода, м;

H – высота электрода;

электродов, т.е. 8 анодов и 9 катодов.

5) Определяем необходимую толщину анода, с учётом его износа на 80% и срок эксплуатации 50%:

, где

Q_сут=7,8 м³/ч=93,6 м³/сут – производительность установки;

n_cут=100 сут – расчётная продолжительность работы 1 пакета электродов;

S=12,5 м²=12,5*104 см²;

g=7,8 г/м³ – удельный вес анодного материала.

6) Определяем геометрические размеры электрокоагулятора:

В=b+2a,

где В - ширина электрокоагулятора, м;

b=0,8 м – ширина электрода;

a=30 мм=0,03 м – расстояние от последнего электрода до стенки

корпуса;

В=0,8+2*0,03=0,86 м;

Н=h_эл+a₁+а₁’,

где H – высота электрокоагулятора, м;

а₁=50мм=0,05 м- расстояние от нижнего конца электрода до дна

электрокоагулятора;

a₁’=20мм=0,02 м – расстояние от верхнего конца электрода до верха

электрокоагулятора;

Н=1+0,05+0,02=1,07 м;

L=N*d+(N-1)*a₂+2a,

где L – длина электрокоагулятора;

a₂=20 мм=0,02 м – расстояние между электродами.

L= 17*0,01152+(17-1)*0,02+2*0,03=0,19584+0,32+0,06=0,58 м.

7) Напряжение в электрокоагуляторе:

U=9 В

8) Потребляемая мощность:

Е=I*U, Вт

Е=1000*9=9000 Вт

9) Расход электроэнергии:

W=E/q=9000/7,8=1154 Вт*ч/м³;

g=7,8 г/м³ – удельный вес анодного материала.

10)Общий объём ванны электрокоагулятора:

W=B*L*H=0,86*0,58*1,07=0,53 м³.

Дата добавления: 2015-06-30