Устройство для обеззараживания воды

 

Изобретение относится к технике обеззараживания воды от патогенных микроорганизмов и может найти применение в процессах водоподготовки, в коммунальных службах, очистке промышленных и бытовых стоков, биотехнологии, медицине, дезинфекции воды в плавательных бассейнах и др. Сущность изобретения является создание устройства для обеззараживания воды, включающего камеру в виде трубы, внутри которой установлены катод и анод, разделенные диэлектриком, причем, катод, анод и диэлектрик выполнен в виде свернутых в рулон гибких сеток с диаметром рулона, равным внутреннему диаметру трубы, причем расстояние между катодом и анодом равен толщине сетки из диэлектрического материала. 1 ил.

Изобретение относится к технике обеззараживания воды от патогенных микроорганизмов и может найти применение в процессах водоподготовки, в коммунальных службах, очистке промышленных и бытовых стоков, биотехнологии, медицине, дезинфекции вод плавательных бассейнов и др.

Известно устройство для электрической обработки жидкости, включающее цилиндрический корпус, коаксиальные электроды, подключенные к разным полюсам источника тока.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известной конструкции, относится также необходимость высокого напряжения, приводящая к повышенным энергозатратам.

В качестве прототипа принято устройство для электрохимической обработки сточных вод, камера которого содержит вертикальные катод и анод, причем пространство между катодом и анодом заполнено металлической загрузкой.

К причинам, препятствующим достижению требуемого результата, относится сложность конструкции и необходимость высокого напряжения, что приводит к повышенным энергозатратам.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и снижение затрат электроэнергии.

Техническим результатом при осуществлении изобретения является надежность в эксплуатации при низких напряжениях электрического тока.

Указанный технический результат достигается созданием устройства для обеззараживания воды, включающего камеру в виде трубы, внутри которой установлены катод и анод, разделенные диэлектриком, причем катод, анод и диэлектрик выполнены в виде свернутых в рулон сеток с диаметром рулона, равным внутреннему диаметру трубы, при этом зазор между катодом и анодом равен толщине сетки из диэлектрического материала.

Сетки катода и анода могут быть выполнены из нержавеющей проволоки, проволоки из титана, из углеродных нитей и других электропроводных материалов.

Выполнение катода и анода в виде гибких сеток, разделенных сетками из диэлектрика и свернутыми в рулон с диаметром, равным внутреннему диаметру трубы, позволяет создать одинаковый зазор между катодом и анодом, предотвратить короткое замыкание между ними, выровнять время пребывания обеззараживаемой жидкости в электрическом поле между электродами, уменьшить напряжение между ними при сохранении плотности тока, обеспечивающей подавление жизнедеятельности микроорганизмов, а также упростить конструкцию, т.к. отпадает необходимость в перфорированной трубе из диэлектрического материала и компрессора для подачи воздуха.

Уменьшение диаметра рулона по сравнению с внутренним диаметром трубы может привести к проскоку части жидкости межэлектродной зоны и снижению качества очистки (обеззараживания).

Увеличение диаметра рулона по сравнению с внутренним диаметром трубы усложнит его установку в трубе, увеличит его гидравлическое сопротивление, а следовательно затраты энергии на прокачивание жидкости через устройство.

На чертеже представлена схема устройства для обеззараживания воды. Устройство представляет собой камеру в виде трубы 1 с внутренним диаметром d, внутри которой установлены свернутые в рулон того же диаметра гибкие сетки из электропроводного материала катода 2 и анода 3, между которыми проложена сетка 4 из диэлектрического материала. Для предотвращения короткого замыкания между электродами 2 и 3 при свертывании их в рулон устанавливается еще одна диэлектрическая сетка 4 под анодом 3. Сетка катода 2 соединена с отрицательным полюсом источника постоянного тока, а сетка анода 3 с положительным. Между фланцами трубы, подводящей воду 5 и трубой-корпусом 1 установлены прокладки 6, внутренний диаметр которых меньше внутреннего диаметра трубы 5, что предотвращает перемещение сеток рулона под напором воды.

Устройство для обеззараживания воды работает следующим образом. На электроды 2 и 3 подается напряжение от источника постоянного тока. По трубе 5 подается вода, предназначенная для обеззараживания и пропускается по межэлектродным пространствам рулона. Так как его диаметр равен внутреннему диаметру трубы, скорость по всему сечению рулона одинакова, следовательно, время пребывания микроорганизмов в зоне подавления их жизнедеятельности (в межэлектродной зоне) тоже одинаково, что гарантирует качественное обеззараживание. Кроме того, постоянная величина зазора между катодом 2 и анодом 3 по всей длине рулона, определяемая толщиной сетки из диэлектрического материала 4, обеспечивает постоянную плотность тока по всему устройству, что способствует качественному обеззараживанию при экономичном токовом режиме.

Пример. Было изготовлено предлагаемое устройство для обеззараживания воды. Материал сеток катода и анода сетки из углеродных токопроводящих нитей толщиной 0,5 мм; материал диэлектрических сеток капрон, толщина сеток 1 мм. Ширина сеток электродов 100 м, ширина сеток из капрона ( диэлектрика) 120 мм. Сетки накладывались одна на другую "слоями" в такой последовательности: катод, капроновая сетка, анод, капроновая сетка. Выступающие части, вследствие разной ширины, капроновых сеток сшивались между собой капроновыми нитями с образованием пакета и сворачивались в рулон. Полученный рулон диаметром 27 мм установлен в трубе-корпусе того же внутреннего диаметра в соответствии с формулой изобретения. Эта труба 1 соединена с трубой 5 с помощью фланцев, между которыми установлены прокладки 6 из резины для электроизоляции корпуса устройства. Внутренний диаметр прокладок составил 20 мм, т. е. меньше внутреннего диаметра трубы 1 для создания упора кольцевой формы для рулона из сеток 2, 3, 4.

Обеззараживание осуществлялось при напряжении 6 В и плотности тока 100 А/м² при скорости потока воды 1,6·10^-3 м/с и времени пребывания в зоне электродов 2 и 3 равному 1 мин. Расход воды при этом составлял примерно 3,3 л/час. В качестве выпрямителя использовался учебный, типа В-24. При площади электродов 280 см² ток 2,8 А, полезная мощность тока 16,8 Вт.

Для сравнения: в устройстве, принятом за прототип, имеющем трубчатый катод и коаксиально установленный анод, при равной площади электродов токовые параметры составляют сила тока 2,8 А (т.е. плотности токов равны), напряжение 18 В (т.е. в три раза больше), полезная мощность 50 Вт (почти в три раза больше).

Таким образом, в предлагаемом устройстве для обеззараживания воды расход электроэнергии в три раза меньше, чем в устройстве, принятом за прототип.

Анализ качества очищенной воды показал достаточную степень обеззараживания по общепринятым показателям ОМЧ, коли-титр, коли-индекс.

Выполнение анода и катода в виде гибких сеток из электропроводного материала, между которыми проложена сетка из диэлектрического материала, а также установка такой же диэлектрической сетки ниже анода и сворачивание всего пакета сеток в рулон, помещаемый в трубу с внутренним диаметром, равным диаметру рулона, так что зазор между анодом и катодом равен толщине сеток из диэлектрического материала, позволяет значительно уменьшить затраты электроэнергии за счет выравнивания времени пребывания очищаемой жидкости в межэлектродном пространстве, снижения потенциала между электродами при высокой и равномерной по всей площади электродов плотности тока.

Формула изобретения

Устройство для обеззараживания воды, содержащее корпус с размещенными в нем анодом и катодом, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде трубы и дополнительно снабжен диэлектриком, размещенным между анодом и катодом, анод, катод и диэлектрик выполнены в виде гибких сеток, установленных в виде рулона диаметром, равным внутреннему диаметру трубы, при этом анод и катод установлены друг от друга на расстоянии, равном толщине диэлектрика.

РИСУНКИ

Рисунок 1