Устройство для очистки воды

 

Изобретение относится к устройствам для очистки воды от взвешенных в ней тонкодисперсных частиц и капель гелей при флокуляции и коагуляции и может быть использовано при удалении ПАВ, жиров масел, нефтепродуктов других взвешенных в воде веществ из суспензий и эмульсий. Устройство содержит электрод, выполненный в виде металлической трубы, электрод, установленный коаксиально внутри указанной трубы с кольцевым зазором по отношению к ее внутренней поверхности, и установленный в кольцевом зазоре дополнительный электрод в виде металлической трубы, на боковой поверхности которой укреплена оболочка. Электрод, установленный коаксиально, выполнен в виде пружины, закрепленной на стержне из диэлектрического материала. На оболочке, выполненной из диэлектрического материала, установлен дополнительный электрод в виде пружины. Электрод, выполненный в виде металлической трубы, и электрод, выполненный в виде пружины, присоединены к одному полюсу источника постоянного тока, а дополнительные электроды присоединены ко второму полюсу источника постоянного тока. Технический эффект - увеличение степени очистки воды от тонкодисперсных частиц и капель. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для очистки воды от взвешенных в ней тонкодисперсных частиц и капель-гелей при флокуляции и коагуляции и может найти применение при удалении ПАВ, жиров, масел, нефтепродуктов и других, взвешенных в воде веществ из суспензий и эмульсий.

Известно устройство, применяемое в способе очистки сточных вод от поверхностно-активных веществ, включающее емкость с электродами, в которой сточная вода обрабатывается в постоянном электрическом поле напряженностью 10-50 В/см при плотности тока 0,03-0,6 мА/см², скорости потока 0,001-2 см/мин и рН 6-9, и сорбционные колонны, через которые обработанная в электрическом поле вода фильтруется (авт. св. СССР 2102333, C 02 F 1/48, 35/81, 1998 г.).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится низкая производительность известного устройства из-за малой скорости потока и низкая скорость фильтрования и регенерации сорбционных колонн.

Известно устройство, применяемое в способе очистки воды, содержащее бездиафрагменный электролизер с нерастворимыми электродами, присоединенными к полюсам источника постоянного тока. Очищаемую воду с коагулянтом-гидроксидом алюминия подают в электролизер с одновременной обработкой ее в электрическом поле, образующемся между нерастворимыми электродами (патент РФ 2102333, С 02 F 1/46, 2, 1998 г.).

Пичиной, препятствующей достижению заданного технического результата, является относительно большой расход электроэнергии и коагулянта гидроксида алюминия, что приводит к повышенной стоимости очистки воды и недостаточной степени извлечения из нее тонкодисперсных коллоидных частиц и капель.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является устройство для создания коронного разряда, содержащее некоронирующий электрод, выполненный в виде металлической трубы и коронирующий электрод, установленный коаксиально внутри указанной трубы с кольцевым зазором по отношению к ее внутренней поверхности и выполненный в виде металлического стержня, на боковой поверхности которого укреплена оболочка из токопроводящего материала с коронирующими элементами в виде гибких ворсовых токопроводящих нитей, при этом в кольцевом зазоре дополнительно установлен электрод в виде металлической трубы, на боковой поверхности которой укреплена оболочка из токопроводящего материала в виде гибких ворсовых токопроводящих нитей (патент РФ 2115480, В 03 С 3/38, бюл. 20, 1998 г.).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная степень очистки воды от частиц и капель тонкодисперсной фазы из-за малой скорости и вероятности их столкновения с молекулами и ионами флокулянта при его растворении.

Задачей технического решения является увеличение скорости и вероятности столкновения извлекаемых частиц и капель дисперсной фазы с молекулами и ионами флокулянта при его растворении в очищаемой воде за счет сил электростатического притяжения противоположно заряженных частиц и капель дисперсной фазы с молекулами и ионами флокулянта.

Техническим результатом является увеличение степени очистки воды от тонкодисперсных частиц и капель.

Поставленный технический результат достигается тем, что в устройстве для очистки воды, содержащем электрод, выполненный в виде металлической трубы, и электрод, установленный коаксиально внутри трубы с кольцевым зазором по отношению к ее внутренней поверхности и установленный в кольцевом зазоре дополнительный электрод в виде металлической трубы, на боковой поверхности которой укреплена оболочка, причем электрод, установленный коаксиально, выполнен в виде пружины, закрепленной на стержне из диэлектрического материала, а на оболочке, выполненной из диэлектрического материала, установлен дополнительный электрод в виде пружины, при этом электрод, выполненный в виде металлической трубы, и электрод, выполненный в виде пружины, присоединены к одному полюсу источника постоянного тока, а дополнительные электроды присоединены ко второму полюсу источника постоянного тока.

Выполнение в виде пружины электрода, установленного коаксиально внутри металлической трубы с кольцевым зазором по отношению к ее внутренней поверхности, и его закрепление на стержне из диэлектрического материала позволяет значительно уменьшить его поверхность по отношению к поверхности смежного с ним дополнительного электрода в виде металлической трубы. Использование значительного различия площадей, применяемых электродов, а следовательно, и плотности заряда на них при подключении к ним разноименных полюсов постоянного электрического поля, позволяет создавать на частицах дисперсной фазы избыточный заряд одноименный с зарядом электрода меньшей площади. Тоже касается поверхности дополнительного электрода в виде пружины и поверхности металлической трубы. Выполнение стержня и оболочки из диэлектрического материала препятствует короткому замыканию электродов. Присоединение электрода, выполненного в виде металлической трубы, и электрода, выполненного в виде пружины, к одному полюсу источника, а дополнительных электродов ко второму полюсу источника постоянного тока, позволяет одновременно заряжать избыточными разноименными зарядами потоки очищаемой воды и раствора флокулянта, что заставляет их с повышенной скоростью притягиваться друг к другу при смешении, увеличивая степень очистки воды.

На чертеже представлен общий вид предлагаемого устройства для очистки воды.

Устройство состоит из металлической трубы 1, являющейся электродом, и осесимметрично установленного в ней с кольцевым зазором по отношению к ее внутренней поверхности электрода в виде пружины 2, закрепленной на стержне 3 из диэлектрического материала. Внутри кольцевого зазора установлен дополнительный электрод в виде металлической трубы 4, на боковой поверхности которой укреплена оболочка 5, выполненная из диэлектрического материала. На внешней боковой поверхности оболочки 5 установлен дополнительный электрод в виде пружины 6. Оболочка 5 соединена с патрубком 7 подачи раствора флокулянта. Стержень 3 жестко закреплен в опоре 8, установленной на патрубке 7. Труба 1 и пружина 2 соединены проводом 9 с одним полюсом источника постоянного тока, например плюсом. Дополнительные электроды 4 и 6 соединены проводом 10 с другим полюсом источника постоянного тока, в данном случае с минусом. Диэлектрическая пробка 11 отделяет провод 10 от противоположно заряженной трубы 1.

Устройство работает следующим образом. На провода 9 и 10 подается напряжение от источника постоянного тока. По трубе 1 подается очищаемая вода, а по патрубку 7 раствор катионного флокулянта. Так как поверхность дополнительного электрода 6, выполненного в виде пружины и присоединенного проводом 10 к отрицательному полюсу источника постоянного тока, много меньше поверхности трубы 1, присоединенной к положительному полюсу источника постоянного тока, то очищаемая вода, а также частицы и капли дисперсной фазы быстро заряжаются избыточным отрицательным зарядом.

Так как поверхность пружины 2, присоединенной к положительному полюсу источника постоянного тока, много меньше поверхности трубы дополнительного электрода 4, присоединенной к отрицательному полюсу источника постоянного тока, то молекулы и ионы катионного флокулянта быстро заряжаются избыточным положительным зарядом. На выходе из устройства противоположно заряженные молекулы и ионы катионного флокулянта и частиц и капель дисперсной фазы за счет сил электростатического притяжения притягиваются друг к другу, что способствует интенсивной и глубокой очистке воды от дисперсных включений.

При применении анионных флокулянтов необходимо сменить полярность полюсов, к которым присоединяются провода 9 и 10. В этом случае дисперсные частицы и капли быстро заряжаются избыточным положительным зарядом, а молекулы и ионы анионного флокулянта избыточным отрицательным зарядом.

Так как расход очищаемой воды значительно превышает расход раствора флокулянта, то очищаемую воду подают в кольцевой зазор между трубой 1 и дополнительным электродом 6, сечение которого значительно больше кольцевого зазора между пружиной 2 и дополнительным электродом 4, в который подают раствор флокулянта по патрубку 7.

Применение предлагаемой конструкции устройства для очистки воды позволяет значительно увеличить скорость и глубину очистки воды от тонкодисперсных примесей за счет быстрой ионизации молекул и ионов флокулянта и заряжания частиц и капель дисперсной фазы зарядами противоположных знаков и использовать силы электростатического притяжения для их взаимодействия, укрупнения, коагуляции частиц и выпадения их в осадок. Необходимая разница поверхности пружин электродов 2 и 6 по отношению к сплошной боковой поверхности трубы 1 и трубы дополнительного электрода 4 легко регулируется числом витков пружин. Оптимальное число витков на пружинах 2 и 6 позволяет при небольших напряжениях и токе предотвратить разогрев пружин, но обеспечить достаточное соотношение поверхностей сменных пар электродов: пружины электрода 2 и дополнительного электрода 4, а также дополнительного электрода 6 и трубы 1, полное и быстрое заряжание частиц и капель дисперсной фазы и молекул и ионов флокулянта избыточными противоположными зарядами при невысоких расходах раствора флокулянта и электроэнергии и высокой степени очистки воды.

Формула изобретения

Устройство для очистки воды, содержащее электрод, выполненный в виде металлической трубы, электрод, установленный коаксиально внутри указанной трубы с кольцевым зазором по отношению к ее внутренней поверхности и установленный в кольцевом зазоре дополнительный электрод в виде металлической трубы, на боковой поверхности которой укреплена оболочка, отличающееся тем, что электрод, установленный коаксиально, выполнен в виде пружины, закрепленной на стержне из диэлектрического материала, а на оболочке, выполненной из диэлектрического материала, установлен дополнительный электрод в виде пружины, при этом электрод, выполненный в виде металлической трубы, и электрод, выполненный в виде пружины, присоединены к одному полюсу источника постоянного тока, а дополнительные электроды присоединены ко второму полюсу источника постоянного тока.

РИСУНКИ

Рисунок 1