Установка для очистки воды с применением озонирования

 

Установка предназначена для доочистки питьевой воды и может быть использована в регионах, где питьевая вода содержит токсиканты в виде органических соединений, нефтепродуктов, бенз(а)пирена, галогенсодержащие соединения, соединения токсичных металлов, остаточный хлор, металлы, влияющие на органолептические свойства воды, а также бактериальные и вирусные загрязнения и паразитные патогены. Установка содержит компрессор, выходная воздушная магистраль которого соединена с озонатором, выпрямительный мост, подключенный выводом диагонали переменного напряжения к сетевому проводу, между отрицательным и положительным выводами выпрямительного моста параллельно включены тиристор с подсоединенной к управляющему электроду системой управления и цепочка из последовательно соединенных конденсатора и первичной обмотки высоковольтного трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к озонатору, последовательно соединенному через озоно-воздушную магистраль с контактной камерой и сорбционной системой. Между выводом диагонали переменного напряжения выпрямительного моста и сетевым проводом введен конденсатор, который обеспечивает режим работы тиристора, позволяющий увеличить производительность установки по озону и эффективность очистки воды. 2 ил.

Устройство предназначено для доочистки питьевой воды и может быть использовано в регионах, где питьевая вода (в том числе и водопроводная) содержит токсиканты: примеси органических соединений (фенолы, нефтепродукты, бенз(а)пирен, галогеносодержащие соединения, поверхностно-активные вещества), соединения токсичных металлов (свинец, кадмий, ртуть, алюминий, кобальт, хром), остаточный хлор, металлы, влияющие на органолептические свойства воды (медь, железо, цинк, марганец), а также бактериальные загрязнения, вирусные загрязнения, паразитные патогены.

Известно устройство, производящее очистку воды с применением озонирования, содержащие озонатор, подключенный ко вторичной обмотке высоковольтного трансформатора, в первичной цепи которого включены тиристор и конденсатор [1] Наиболее близким к предлагаемому является устройство малогабаритной установки для озонирования питьевой воды в домашних условиях, содержащее компрессор, выходная воздушная магистраль которого соединена с озонатором, выпрямительный мост, подключенный выводом диагонали переменного напряжения к сетевому проводу, между отрицательным и положительным выводами выпрямительного моста параллельно включены тиристор с подсоединенной к управляющему электроду системой управления и цепочка из последовательно соединенных конденсатора и первичной обмотки высоковольтного трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к озонатору, последовательно соединенному через озоно-воздушную магистраль с контактной камерой и сорбционной системой [2] К недостаткам устройств [1,2] относится работа тиристора в импульсном режиме с приложением высокого обратного напряжения, что уменьшает допустимую предельную температуру Т_пред полупроводниковой структуры тиристора и его динамическую теплостойкость. Так, в импульсном режиме работы тиристора ( при высоких значениях обратного напряжения), характером для устройств [1,2] Т_пред 280^oС. Это приводит к необходимости недогрузки тиристора по таким параметрам, как длительность протекания тока, амплитуда тока, частота и ряду других, и, как следствие этого, к низкой производительности установки по озону, то есть к низкой эффективности очистки воды.

Целью изобретения является увеличение производительности установки по озону за счет более полного использования возможностей тиристора, то есть увеличение эффективности очистки воды.

В предлагаемой установке для очистки воды с применением озонирования обеспечивается импульсный режим работы тиристора с малым по амплитуде обратным напряжением, прикладываемым после протекания импульса прямого тока. Этот режим обеспечивает допустимую предельную температуру Т_пред < 900-1000^oС, что существенно увеличивает динамическую теплостойкость тиристора и позволяет полностью использовать тиристор по таким параметрам, как длительность протекания тока, амплитуда тока, частота. Это увеличивает производительность установки по озону и эффективность очистки воды.

Установка для очистки воды с применением озонирования содержит компрессор, выходная воздушная магистраль которого соединена с озонатором, выпрямительный мост, подключенный выводом диагонали переменного напряжения к сетевому проводу, между отрицательным и положительным выводами выпрямительного моста параллельно включены тиристор с подсоединенной к управляющему электроду системой управления и цепочка из последовательно соединенных конденсатора и первичной обмотки высоковольтного трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к озонатору, последовательно соединенному через озоновоздушную магистраль с контактной камерой и сорбционной системой. Эффект увеличения производительности установки по озону достигается за счет того, что между выводом диагонали переменного напряжения выпрямительного моста и сетевым проводом дополнительно введен конденсатор, обеспечивающий работу тиристора установки в импульсном режиме с малым по амплитуде обратным напряжением, прикладываемым после протекания импульса тока.

На фиг. 1 представлена схема установки для очистки воды с применением озонирования; на фиг. 2 осциллограммы напряжений на элементах схемы.

Установка содержит компрессор 1, воздушную магистраль 2, конденсатор 3, подключенный последовательно с диагональю переменного напряжения выпрямительного моста 4 к питающей сети, а также систему управления 5, подключенную к управляющему электроду тиристора 6, включенному между плюсовым и минусовым выводами выпрямительного моста 4, между которыми также присоединена цепочка, состоящая из последовательно соединенных конденсатора 7 и первичной обмотки высоковольтного трансформатора 8, вторичная обмотка которого нагружена на озонатор 9,соединенный через озоно-воздушную магистраль 10 с контактной камерой 11, из которой вода после озонирования подается в сорбционный фильтр 12.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение сети через конденсатор 3 прикладывается к выпрямительному мосту 4, а после выпрямления к цепочке, состоящей из параллельно включенных тиристора 6 и последовательно включенных конденсатора 7 и первичной обмотки высоковольтного трансформатора 8. При подаче от системы управления 5 импульса управления U₅ (фиг.2а) на тиристор 6 начинается колебательный перезаряд конденсатора 7 через первичную обмотку трансформатора 8. Колебательность процесса обеспечивает запирание тиристора 6. Наличие в схеме конденсатора 3, напряжение на котором U₃ приведено на фиг.2в предотвращает появление на тиристоре 6 высокого обратного напряжения U₆ (фиг.2б), что существенно увеличивает динамическую теплостойкость тиристора и позволяет полностью использовать тиристор по таким параметрам, как длительность протекания тока, амплитуда тока и частота следования импульсов тока. Это увеличивает мощность импульсов высоковольтного напряжения, которые снимаются со вторичной обмотки трансформатора 8 и подаются на озонатор 9, где вызывают возникновение тлеющего разряда, под действием которого в воздухе, подаваемом от компрессора 1 через воздушную магистраль 2 образуется озон. Полученный озон подается по озоно-воздушной магистрали 10 вместе с водой, подлежащей очистке, в контактную камеру 11, где осуществляется разложение токсикантов, окончательная очистка которых происходит в сорбционном фильтре 12.

Таким образом, полная загрузка тиристора позволяет повысить эффективность очистки воды.

Сравнительные испытания предлагаемой установки для очистки воды с применением озонирования и установки (2) показывают, что при одинаковом тепловом режиме работы схем предлагаемая установка обеспечивает увеличение выхода по озону в 1,7 раза. Эффективность очистки воды, обеспечиваемая предлагаемой установкой, подтверждается гигиеническим сертификатом N 1-11/В-226, выданным Государственным комитетом санитарно-эпидемиологического надзора Российской Федерации на бытовую озоно-сорбционную систему "Озонид-СП".

Формула изобретения

Установка для очистки воды с применением озонирования, содержащая озонатор, выпрямительный мост, подключенный выводом диагонали переменного напряжения к сетевому проводу, между отрицательным и положительным выводами выпрямительного моста параллельно включены тиристор с подсоединенной к управляющему электроду системой управления и цепочка из последовательно соединенных конденсатора и первичной обмотки высоковольтного трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к озонатору, последовательно соединенному через озоновоздушную магистраль с контактной камерой и сорбционной системой, отличающаяся тем, что она снабжена компрессором, выходная воздушная магистраль которого соединена с озонатором, а между выводом диагонали переменного напряжения выпрямительного моста и сетевым проводом дополнительно введен конденсатор.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2