Способ обеззараживания воды

 

Изобретение относится к электрохимии и может быть использовано в технологиях обеззараживания природных и сточных вод. Способ обеззараживания заключается в обработке воды симметричным импульсным электрическим током. Импульсы положительной и отрицательной полярности имеют квазисинусоидальную форму. При этом измеряют расход воды и регулируют скважность импульсов прямо-пропорционально расходу воды. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к электрохимии и может быть использовано в технологиях обеззараживания природных и сточных вод.

Известен способ обеззараживания воды путем обработки переменным электрическим током (авт. св. СССР N 675 002 кл. C 02 C 05/12. Способ обеззараживания сточных вод. Матов В.М. БИ N 27, 1979).

Недостатком способа обеззараживания воды является низкая эффективность, что обусловлено снижением качества обеззараживания в установках проточного типа, высокими затратами электроэнергии и сложностями контроля качества технологического процесса.

Известен способ обеззараживания воды путем обработки постоянным электрическим током (авт. св. СССР N 859 315, кл. C 02 F 1/46. Способ снижения бактериальной зараженности сточных вод. Баландин Е.М. БИ N 32, 1981).

Недостатком способа обеззараживания воды является низкая эффективность, что обусловлено низким качеством обеззараживания и большим временем проведения технологического процесса, что делает невозможным его применение в установках проточного типа.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ обеззараживания воды путем обработки постоянным электрическим током при градиенте напряженности электрического поля 100 500 В/см² (авт. св. СССР N 1 010 018, кл. C 02 F 1/46. Способ очистки воды от микроорганизмов, Гребенюк В.Д. БИ N 13, 1983).

Недостатком способа обеззараживания воды является низкая эффективность, что обусловлено снижением качества и сложностями его контроля в установках проточного типа, а также высокими затратами электроэнергии.

Задача изобретения повышение эффективности способа обеззараживания воды, что является целью изобретения.

Повышение эффективности технологического процесса достигается тем, что в способе обеззараживания воды путем обработки электрическим током, обработку ведут симметричным импульсным электрическим током, причем импульсы положительной и отрицательной полярности имеют квазисинусоидальную форму, измеряют расход обрабатываемой воды, регулируют скважность импульсов электрического тока прямо-пропорционально расходу воды.

Существенным отличием, характеризующим предлагаемое изобретение, является повышение эффективности технологического процесса обеззараживания воды за счет регулирования и контроля качества обеззараживания в установках проточного типа, а также уменьшение затрат электроэнергии за счет сокращения времени проведения процесса, регулирование затрат с изменением расхода воды, уменьшения влияния явления пассивации пластин.

Повышение эффективности технологического процесса обеззараживания воды является полученным техническим результатом и обусловлено введением в способ обеззараживания новых действий, а также принятой последовательностью их выполнения, т.е. отличительными признаками.

Таким образом, отличительные признаки предлагаемого способа обеззараживания воды являются существенными.

На фиг. 1 приведена диаграмма тока через электроды установки обеззараживания воды; на фиг. 2 схема устройства для реализации способа обеззараживания.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения: i ток через электроды установки; τ₁ длительность импульса тока; τ₂ первая пауза; τ₃ вторая пауза; T период повторяемости.

Способ обеззараживания воды реализуется следующим образом.

Воду обрабатывают в проточной установке симметричным импульсным электрическим током. Импульсы положительной и отрицательной полярности имеют квазисинусоидальную форму. Затем измеряют расход обрабатываемой воды, регулируют скважность импульсов электрического тока прямо-пропорционально расходу воды.

Период повторяемости импульсного электрического тока T равен T = 2τ₁ + τ₂ + τ₃ Скважность Q импульсов электрического тока определяется из выражений Q = (2τ₁ + τ₂)/(2τ₁ + τ₂ + τ₃) Q = (2τ₁ + τ₂)/T
С увеличением расхода воды скважность Q увеличивают прямо-пропорционально увеличению расхода. С уменьшением расхода обрабатываемой воды скважность Q импульсов электрического тока уменьшают. Скважность Q импульсов электрического тока равна
Q B·W,
где B коэффициент пропорциональности; W расход обрабатываемой воды.

Устройство для реализации способа обеззараживания воды содержит подключенный к сетевому источнику питания 1 выпрямитель на диодах 2 5, к выходным выводам которого через дроссель 6 и тиристор 7 подключена тиристорно-конденсаторная схема 8 11, образующая полумостовую схему, конденсаторы которой зашунтированы диодами 12 и 13, а в диагональ переменного тока которой включена через согласующий конденсатор 14 нагрузка 15. Управление устройством осуществляет блок управления 16, выходы которого соединены с управляющими электродами тиристоров. Расход обрабатываемой воды измеряется датчиком расхода 17, выход которого соединен с входом блока управления.

Устройство работает следующим образом.

Выпрямитель на диодах 2 5 выпрямляет сетевое напряжение источника питания 1. В интервале τ₃ включается тиристор 7 и осуществляется заряд конденсаторов 10 и 11. После выключения тиристора 7 и задержки, необходимой для восстановления его управляющих свойств, включается тиристор 8. За счет колебательного разряда конденсатора 10 через индуктивность трансформатора 14 через нагрузку 15 протекает положительный импульс тока квазисинусоидальной формы длительностью τ₁. Диод 12 предотвращает обратный перезаряд конденсатора 10. После выключения тиристора 8 в работе устройства имеет место пауза τ₂, за время которой тиристор 8 восстанавливает свои управляющие свойства. Далее осуществляется включение тиристора 9. Электромагнитные процессы, происходящие в устройстве после включения тиристора 9, аналогичны описанным. Через нагрузку 15 протекает импульс тока отрицательной полярности.

Нагрузка 15 представляет собой систему пластинчатых электродов, в пространство между которыми протекает обрабатываемая вода. Датчик расхода воды 17 выполняется на основе любого из известных принципов, например измерения напряжения рассогласования уравновешенного моста на терморезисторах. Блок управления 16 содержит управляемый напряжением задающий генератор, распределитель импульсов и выходные каскады, которые могут быть выполнены по любой из известных схем.

Контроль качества обеззараживания воды в установке проточного типа осуществлялся по ОМЧ. Результаты обработки воды представлены в таблице.

Регулирование скважности импульсов электрического тока обеспечивает регулирование интенсивности процесса электролиза воды. Квазисинусоидальная форма импульсов электрического тока позволяет регулировать размер пузырьков газа, образующегося при электролизе, и, следовательно, время и качество обеззараживания. Питание электродов проточной установки симметричным импульсным током предотвращает пассивацию пластин электродов и сохраняет качество обеззараживания в ходе технологического процесса.

Одновременно реализация предлагаемого способа обеззараживания воды позволяет уменьшить расход электроэнергии за счет оптимизации затрат электроэнергии при заданных расходе воды и качестве обеззараживания, так как уменьшение скважности при уменьшении расхода воды обеспечивает снижение затрат электроэнергии.

Кроме того, упрощается контроль качества обеззараживания за счет обеспечения контроля по косвенным параметрам.

Повышение эффективности технологического процесса обеззараживания воды по сравнению с прототипом достигается за счет обеспечения требуемого качества обеззараживания при изменениях расхода обрабатываемой воды в установках проточного типа, оптимизации затрат электроэнергии на проведение процесса и уменьшения общего времени обработки воды.

Затраты электроэнергии могут быть уменьшены на 30 40% а время обработки воды, на 10 15% Качество обеззараживания воды при прочих равных условиях может быть повышено на 50 80%

Формула изобретения

Способ обеззараживания воды путем обработки электрическим током, отличающийся тем, что обработку ведут симметричным импульсным электрическим током с периодом Т повторяемости импульсного тока и скважностью Q импульсов, причем импульсы положительной и отрицательной полярностей имеют квазисинусоидальную форму, скважность импульсов, определяемую по формуле

где τ₁ длительность импульса тока:
τ₂ первая пауза;
(2τ₁ + τ₂) - интервал протекания тока на периоде повторяемости;
T = 2τ₁+τ₂+τ₃;
τ₃ вторая пауза,
регулируют прямопорционально измеряемому расходу воды.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3