Устройство очистки воды
Изобретение относится к области очистки питьевой воды, конкретно к электрохимическим очистителям воды, и может быть использовано для очистки воды в общественных местах, а также в качестве мобильных устройств для использования в зонах чрезвычайных ситуаций. Устройство содержит корпус, объем которого разделен перегородками с образованием сообщающихся отсеков. В первом отсеке расположен электродный блок электрокоагуляции с пакетом катодов и растворимых анодов, в нижней части отсека под упомянутым блоком электрокоагуляции расположено устройство подачи воды на очистку. Второй отсек в верхней части объема содержит устройство сбора и удаления шлама. Третий отсек снабжен устройством ламинизирования потока, а последний отсек снабжен устройством слива очищенной воды. Объемы первых трех отсеков содержат общее наклонное дно и сообщены между собой в нижней части отсеков. Верхняя часть объема первого отсека сообщена с верхней частью объема второго отсека. Верхняя часть объема третьего отсека сообщена с верхней частью объема последнего отсека. Технический эффект - повышение степени очистки питьевой воды с сохранением ее солевого состава. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
Заявляемое изобретение относится к области очистки питьевой воды, конкретно к электрохимическим очистителям воды, и может быть использовано для очистки воды в общественных местах, а также в качестве мобильных устройств для использования в зонах чрезвычайных ситуаций.
Устройства электрохимической очистки воды обладают наиболее широким спектром удаляемых из воды загрязнений. При этом после обработки практически не меняется характерный для региона, откуда взята вода, солевой состав, так как при очистке удаляются в основном примеси, внесенные в воду за счет деятельности человеческого общества. При электрохимической обработке воды не происходит накопление в устройстве удаляемых примесей, следовательно, качество обработанной воды остается неизменным в течение всего срока его эксплуатации.
Известны также различные устройства, в которых очистка воды происходит последовательно в разных резервуарах или в отсеках одного резервуара с использованием электрохимической очистки, в частности флотирования.
Известно устройство для электрохимической очистки загрязненной жидкости по патенту JP 2222770, содержащее реактор, разделенный на две части. В первой части установлены наклонные электроды электрохимического устройства, между которыми проходит вода, где подвергается электрохимической обработке и флотируется. Обработанная вода вместе с частичками шлама поднимается вверх и переливается в другую часть реактора, где отстаивается. Шлам убирается с поверхности резервуара, а чистая вода отводится из нижней части реактора.
Известно устройство по патенту JP 2122887, содержащее резервуар, в котором очищаемая вода последовательно отстаивается в резервуарах, а затем флотируется, где и происходит всплытие частичек загрязнения в виде шлама, который убирается.
Известно устройство по заявке WO 2000/66499 «Способ и устройство для очистки сточных вод с модифицированным мембранным фильтром», C02F 1/46, публикация 09.11.00, которое содержит ступень очистки с устройством электрохимической очистки воды, содержащим катодную мембрану и анод. Очищаемый водный поток проходит между электродами, очищается и выводится у противоположной стенки. Устройство также содержит наклонное дно, по которому оседающие после обработки воды примеси смещаются к выводному патрубку и выводятся из устройства.
Известно устройство по заявке JP 2005211806, в котором очистка происходит последовательно в трех различных резервуарах. В первом резервуаре происходит отделение от воды загрязнений в виде нефти за счет переливания воды через перегородки и постепенного скапливания нефтепродуктов в верхней части. Во втором резервуаре происходит электрохимическая очистка воды. В третьем резервуаре вода отстаивается, а затем фильтруется.
Таким образом, из приведенных патентов известны устройства, в которых происходит непрерывная очистка воды в нескольких последовательно размещенных резервуарах. Однако возможны другие решения, в которых очистка может осуществляться более эффективно.
В заявляемом устройстве решается техническая задача повышения степени очистки питьевой воды с сохранением в ней присущего источнику воды солевому составу.
Заявляемое устройство содержит корпус, внутри которого объем разделен перегородками с образованием сообщающихся отсеков. В первом отсеке расположен электродный блок электрокоагуляции с пакетом катодов и растворимых анодов, в нижней части отсека под упомянутым блоками электрокоагуляции расположено устройство подачи воды на очистку. Второй отсек в верхней части объема содержит устройство сбора и удаления шлама. Третий отсек снабжен устройством ламинизирования потока, а последний отсек снабжен устройством слива очищенной воды. Объемы первых трех отсеков содержат общее наклонное дно и сообщены между собой в нижней части отсеков. Верхняя часть объема первого отсека сообщена с верхней частью объема второго отсека. Верхняя часть объема третьего отсека сообщена с верхней частью объема последнего отсека.
Работа устройства очистки воды характеризуется тем, что в первом отсеке происходит электрокоагуляция воды. Под действием приложенного к пластинам постоянного напряжения происходит выделение ионов металла из растворимых анодов в обрабатываемую воду, она насыщается гидроксидами металла анода и пузырьками газов, водорода и кислорода, образующимися в процессе электролиза. Турбулентное течение обрабатываемой воды в пространстве между электродами создает условия для перемешивания воды с пузырьками газа и мицеллами и хлопьями гидроксида металла анодов как электродов коагуляции. В пространстве между электродами в большой степени происходит обеззараживание воды.
Далее вода переливается во второй отсек, где в устройстве сбора и удаления шлама скапливается шлам, поддерживаемый на поверхности благодаря пузырькам газа, выделившимся при электролизе. Во втором отсеке поток воды направляется вниз. По мере прохождения потока часть шлама, не насыщенная воздухом, выпадает на наклонное дно и постепенно перемещается к месту сбора.
В третьем отсеке поток воды поднимается вверх, при этом поток формируется с помощью устройства ламинизации потока. Его назначение сделать поток более спокойным, распространяющимся по боле длинному пути, что способствует дальнейшему его очищению от оставшегося шлама и примесей.
В последнем отсеке скапливается очищенная вода, которая посредством устройства слива очищенной воды выводится из устройства очистки.
Отличительной особенностью заявляемого устройства является формирование потока, распространяющегося в четырех отсеках, при этом объем каждого последующего отсека возрастает, что позволяет последовательно снизить скорость потока и удлинить путь очищаемой воды, что позволяет повысить степень ее очистки. Достижению того же результата способствует наличие в первом отсеке устройства электрокоагуляции, где происходит первичное очищение, во втором отсеке удаляется подавляющая часть образовавшегося шлама. В третьем отсеке поток еще больше успокаивается, что способствует выпадению шлама на дно.
Увеличение объема отсеков происходит за счет наклонного дна, которое, с другой стороны, способствует скапливанию осажденного шлама и загрязнений в одной зоне дна, что способствует его дальнейшему удалению. При этом и поток воды перемещается в том же направлении, а края потока перемещают и шлам. Важную роль в устройстве играют перегородки, первые две перегородки не достигают дна, что позволяет перемещаться осажденному шламу, с другой стороны, перегородки формируют поток необходимых направлений, сначала восходящий, затем нисходящий, затем снова восходящий. Третья перегородка упирается в дно и тем самым не позволяет выпавшему шламу попадать в последний отсек и загрязнять очищенную воду, которая в этом отсеке отбирается, с другой стороны, эта перегородка вместе с устройством ламинизирования потока формирует поток на стадии, когда необходимо удалить остаток шламов.
Кроме того, во втором и третьем отсеках возникает эффект «взвешенного» фильтра во встречных потоках воды и шламов. Во втором отсеке поток воды опускается, зато всплывают остатки шламов, насыщенные газом. В третьем отсеке поток воды поднимается, а шламы, потерявшие газ, опускаются.
Также отличительной особенностью устройства является мобильность, возможность использования его в достаточно портативном варианте, в том числе в полевых условиях.
Электродный блок электрокоагуляции наиболее эффективно располагать в части корпуса, имеющей наименьшую глубину.
Устройство сбора и удаления шлама может содержать шламосборник корытообразной формы и выходной патрубок.
Устройство ламинизирования потока в частном случае может быть выполнено в виде параллельных пластин, установленных наклонно.
Нижняя часть третьего отсека может быть снабжена устройством сброса осажденных шламов.
Изобретение поясняется чертежами. На Фиг.1 приведен разрез устройства, на Фиг.2 - вид устройства на виде сбоку, на Фиг. показаны направления потоков воды и шлама.
Устройство очистки воды (Фиг.1) содержит корпус 1, содержащий сообщающиеся отсеки 3, 4, 5 и 6, которые образованы перегородками 2. В первом отсеке 3 расположен электродный блок 7 электрокоагуляции с пакетом катодов и растворимых алюминиевых анодов, в нижней части отсека расположено устройство 8 подачи воды на очистку. Электродный блок электрокоагуляции представляет собой набор алюминиевых пластин, собранных в пакет (на Фиг. не показаны) и соединенных электрически через одну на токоподводящие шины, расположенные в верхней части блока. Блок предназначен для выделения в обрабатываемую воду ионов алюминия при электролизе воды. Для равномерного износа пластин блок может быть оснащен устройством, меняющим направление движения тока.
Второй отсек 4 в верхней части объема содержит устройство 9 сбора и удаления шлама. Третий отсек 5 снабжен устройством 10 ламинизирования потока. Последний отсек 6 снабжен устройством 11 слива очищенной воды (Фиг.1 и 2). Объемы первых трех отсеков содержат общее наклонное дно 12 и сообщены между собой в нижней части отсеков 3, 4 и 5. Верхняя часть объема первого отсека 3 сообщена с верхней частью объема второго отсека 4. Верхняя часть объема третьего отсека 5 сообщена с верхней частью объема последнего отсека 6.
Устройство 9 удаления шлама содержит шламосборник 13 корытообразной формы и выходной патрубок с клапаном 14. Устройство 10 ламинизирования потока содержит пластины 15, установленные наклонно. В отсеке 5 установлено устройство 16 сброса осажденных шламов (Фиг.3).
Устройство 11 слива очищенной воды содержит патрубок и клапан 17.
Устройство очистки воды работает следующим образом.
Исходная вода для очистки подается в низ первого отсека 3 таким образом, чтобы максимально возможное количество воды проходило через межпластинчатое пространство блока 7 электрокоагуляции. Образующиеся шламы скапливаются на поверхности воды во втором отсеке 4, где шлам с одной стороны удерживается от растекания набегающим потоком, с другой - перегородкой 2. Накапливающийся шлам периодически сбрасывается из шламосборника 13 через выходной патрубок и клапан 14.
Далее вода нисходящим потоком перетекает в третий отсек, где происходит осаждение тяжелых шламов. Осевшие шламы «сползают» и скапливаются в нижней точке отсека и периодически сбрасываются через устройство 16 сброса осажденных шламов.
В этом отсеке вода проходит восходящим потоком между пластин 15 устройства 10 ламинизирования потока и переливается в последний отсек. Из последнего отсека вода через устройство 11 слива воды уходит из устройства очистки, при необходимости вода дальше может проходить через дополнительные фильтры, например песчаные фильтры.
1. Устройство очистки воды, характеризующееся тем, что содержит корпус, внутри которого объем разделен перегородками с образованием сообщающихся отсеков, в первом отсеке расположен электродный блок электрокоагуляции с пакетом катодов и растворимых анодов, в нижней части отсека под упомянутым блоком электрокоагуляции расположено устройство подачи воды на очистку, второй отсек в верхней части объема содержит устройство сбора и удаления шлама, третий отсек снабжен устройством ламинизирования потока, а последний отсек снабжен устройством слива очищенной воды, при этом объемы первых трех отсеков содержат общее наклонное дно и сообщены между собой в нижней части отсеков, а верхняя часть объема первого отсека сообщена с верхней частью объема второго отсека, верхняя часть объема третьего отсека сообщена с верхней частью объема последнего отсека.
2. Устройство очистки воды по п.1, отличающееся тем, что электродный блок электрокоагуляции расположен в части корпуса, имеющей наименьшую глубину.
3. Устройство очистки воды по п.1, отличающееся тем, что упомянутое устройство сбора и удаления шлама содержит шламосборник корытообразной формы и выходной патрубок.
4. Устройство очистки воды по п.1, отличающееся тем, что упомянутое устройство ламинизирования потока выполнено в виде параллельных пластин, установленных наклонно.
5. Устройство очистки воды по п.1, отличающееся тем, что нижняя часть третьего отсека снабжена устройством сброса осажденных шламов.
