Устройство очистки и обеззараживания воды

Изобретение относится к области обработки воды, в частности к очистке воды от органических и неорганических примесей, токсичных загрязнений, обеззараживанию от патогенной микрофлоры, и может быть использовано на автономных объектах, в стационарных и полевых условиях. Устройство включает реактор для обрабатываемой воды, содержащий искровой разрядник, по крайней мере, с одной парой электродов, контактирующих непосредственно с обрабатываемой водой, входной и выходной патрубки, генератор импульсных напряжений, компрессор продуваемого через межэлектродное пространство газа. Электроды в паре размещают друг над другом на разных основаниях, одно из которых является диэлектриком, при этом электрод, размещенный на электропроводящем основании, выполнен полым с калиброванными отверстиями для подачи газа в межэлектродное пространство, а другой электрод выполнен заподлицо с диэлектриком, причем при выполнении разрядника с несколькими парами электродов соединение пар выполняют параллельно, в устройство включены дополнительный разрядник, генерирующий наносекундный коронный разряд, и, по крайней мере, два разрядника, генерирующих воздушный искровой разряд, которые выполняют, по крайней мере, с одной парой электродов и размещают в выходном патрубке, при этом электрод, выполненный заподлицо с диэлектриком, подключен к генератору импульсных напряжений через один из разрядников, генерирующих искровой воздушный разряд, а один из электродов разрядника, генерирующего наносекундный коронный разряд, подключен к генератору импульсных напряжений через другой разрядник, генерирующий искровой воздушный разряд, а при выполнении наносекундного коронного разрядника с параллельно включенными электродами они подключены также через разделяющий элемент и размещены над поверхностью обрабатываемой воды, а электрод искрового разрядника, находящийся в непосредственном контакте с обрабатываемой водой и размещенный на электропроводящем основании, является одним из электродов для разрядника, генерирующего наносекундный коронный разряд. Устройство позволяет повысить эффективность очистки и обеззараживания воды. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области обработки воды, в том числе ее очистке от органических и неорганических примесей, токсичных загрязнений, обеззараживанию от патогенной микрофлоры, и может быть использовано на автономных объектах, в стационарных и полевых условиях.

В воде поверхностных источников содержатся примеси природного и техногенного происхождения (нефтепродукты, пестициды, фенолы, соли тяжелых металлов и др.), а также патогенная микрофлора. При обеспечении населения питьевой водой необходимо обеспечить ее высокое качество и достаточное количество. Традиционные технологии очистки и обеззараживания водных сред не всегда обеспечивают достаточно полное удаление загрязнений и соответствие очищенных вод нормам международных стандартов.

Одной из основных задач данной области техники является задача, связанная с созданием эффективных способов и устройств очистки и обеззараживания воды.

Из предшествующего уровня техники известны следующие технические решения, основанные на использовании импульсных высоковольтных электрических разрядов.

Известен способ [1] очистки сточных вод от фенола и его производных, заключающийся в том, что над поверхностью постоянно перемешиваемой обрабатываемой воды, содержащей фенол и его производные, выполняют импульсный коронный разряд. Импульсный коронный разряд, электрическое поле которого направлено перпендикулярно поверхности воды, производит активные частицы, такие как озон, атомарный кислород, OH, HO₂, окисляющие и разлагающие фенол в воде.

Однако реализация данного способа представляет значительные технические трудности, связанные со сложностью конструкции генератора высоковольтных импульсов высокой частоты, а эффективность бактерицидной очистки обрабатываемых вод ниже обеспечиваемой другими известными способами и устройствами для их реализации. Кроме того, согласно изобретению необходимо выполнение отдельной операции по перемешиванию воды.

Известно изобретение, где заявлен способ очистки и обеззараживания воды и устройство для его реализации [2]. Способ основан на обработке воды импульсными незавершенными скользящими по поверхности воды разрядами, возникающими от приложения высоковольтного импульсного напряжения с нарастающей скоростью и скоростью спада напряжения ≥10¹³ В/с, при этом величину напряжения выбирают не более пробивного напряжения слоя обрабатываемой воды и не менее величины напряжения, необходимого для развития скользящих разрядов и обеспечения величины удельного энерговклада за один разрядный импульс на литр обрабатываемой воды не менее 0,3 Дж/л.

Устройство для очистки и обеззараживания воды включает в себя реактор для обрабатываемой воды, генератор импульсных напряжений, по крайней мере, один высоковольтный и заземленный электроды, причем заземленный электрод расположен на дне реактора, а высоковольтный электрод выполнен с меньшей площадью, чем заземленный, и расположен на поверхности обрабатываемой воды.

В предложенном изобретении реализованы режимы комплексной очистки и обеззараживания воды электрическими разрядами, обеспечивающие шесть механизмов воздействия на обрабатываемую воду, что ведет к достижению поставленной задачи.

1. Поляризация молекул воды, разрушающая мембранные оболочки бактерий, происходящая во время быстрого нарастания напряжения.

2. Очистка и обеззараживание воды под действием УФ-излучения, возникающего при прохождении каналов разряда по поверхности воды.

3. Обеззараживание воды под действием ударных волн, возникающих при прохождении разрядных импульсов.

4. Очистка и обеззараживание воды за счет окисления вредных примесей молекулами озона, образующимися под действием разрядных импульсов в объеме воды.

5. Очистка и обеззараживание воды магнитным полем, обусловленным протеканием токов смещения во время прохождения разрядных импульсов в объеме воды, воздействующим на микроорганизмы.

6. Обеззараживание обрабатываемой воды плазмой, формируемой наносекундными скользящими разрядами, являющейся источником рентгеновского излучения большой площади.

Однако этот способ и устройство имеют ограничения по скорости нарастания напряжения ≥10¹³ В/с при амплитуде свыше 100 кВ, что является необходимым условием для эффективной реализации механизмов воздействия, обозначенных под пунктами 1, 2, 6. При скоростях нарастания менее 10¹³ В/с энергии электронов разряда будет недостаточно для создания плазмы, генерирующейся, главным образом, в УФ и рентгеновской областях спектра. Ограничения по скорости спада напряжения (не менее 10¹² В/с), при которой обеспечивается эффективная генерация ударных волн, также обуславливают минимальную величину напряжения, прикладываемого к электродам, не менее 100 кВ, а техническая реализация устройств с высокими напряжениями ≥100 кВ вызывает существенные трудности. Кроме того, использование скользящего разряда по поверхности раздела воздух - вода для очистки воды от органических примесей и, в частности, для окисления находящихся в ней молекул фенола является мало приемлемым вследствие того, что энергозатраты оказываются чрезвычайно высокими, достигающими 1000 эВ.

В качестве прототипа заявляемого изобретения выбрано устройство для обрабатывания воды (очистки и обеззараживания), описанное в работе [3].

Устройство включает реактор для обрабатываемой воды, содержащий искровой разрядник, по крайней мере, с одной парой электродов, контактирующих непосредственно с обрабатываемой водой, входной и выходной патрубок, генератор импульсных напряжений, компрессор продуваемого через межэлектродное пространство газа. Обработка воды основана на воздействии импульсным искровым электрическим разрядом, возникающим от приложения импульсного высоковольтного напряжения к электродам, непосредственно контактирующим с обрабатываемой водой, при барботировании газа через межэлектродное пространство.

Недостатком известной конструкции является невысокая эффективность обработки, которая связана с тем, что в процессе обработки в одном и том же объеме одновременно генерируется УФ-излучение и озон, в результате чего происходит их взаимное уничтожение (что является причиной образования «озоновых дыр»). Кроме того, процессы пробоя разрядников, включенных последовательно, затруднены вследствие шунтирования электродов разрядника проводящей средой (обрабатываемой водой, обладающей конечной проводимостью), а также необходимостью ожидания событий, связанных с одновременным появлением пузырьков газа в межэлектродном пространстве каждого разрядника, обеспечивающих синхронный электрический пробой во всех разрядниках.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности устройства очистки и обеззараживания воды.

Технический результат достигается тем, что в устройство очистки и обеззараживания воды наряду с общими с прототипом признаками, а именно: наличие реактора для обрабатываемой воды, содержащего искровой разрядник, по крайней мере, с одной парой электродов, контактирующих непосредственно с обрабатываемой жидкостью, входной и выходной патрубок, генератор импульсных напряжений, компрессор продуваемого через межэлектродное пространство газа, включены новые, а именно: электроды в паре размещают друг над другом на разных основаниях, одно из которых является диэлектриком, при этом электрод, размещенный на электропроводящем основании, выполнен полым с калиброванными отверстиями для подачи газа в межэлектродное пространство, а другой электрод выполнен заподлицо с диэлектриком, причем при выполнении разрядника с несколькими парами электродов соединение пар выполняют параллельно, в устройство включены дополнительный разрядник, генерирующий наносекундный коронный разряд, и, по крайней мере, два разрядника, генерирующих воздушный искровой разряд, которые выполняют, по крайней мере, с одной парой электродов и размещают в выходном патрубке, при этом электрод, выполненный заподлицо с диэлектриком, подключен к генератору импульсных напряжений через один из разрядников, генерирующих искровой воздушный разряд, а один из электродов разрядника, генерирующего наносекундный коронный разряд, подключен к генератору импульсных напряжений через другой разрядник, генерирующий искровой воздушный разряд, а при выполнении наносекундного коронного разрядника с параллельно включенными электродами они подключены также через разделяющий элемент и размещены над поверхностью обрабатываемой воды, а электрод искрового разрядника, находящийся в непосредственном контакте с обрабатываемой водой и размещенный на электропроводящем основании, является одним из электродов для разрядника, генерирующего наносекундный коронный разряд.

Устройство может быть дополнительно снабжено отстойником обработанной воды, а также фильтрами обрабатываемой и обработанной воды.

Дополнительное воздействие на обрабатываемую воду импульсным наносекундным коронным разрядом позволяет реализовать следующие механизмы очистки и обеззараживания воды: плазма, формируемая наносекундным коронным разрядом, обладает уникальными характеристиками, позволяющими наиболее энергетически эффективно производить активные частицы, такие как озон, атомарный кислород, OH, HO₂ и другие, участвующие в окислении как органических, так и неорганических примесей в воде; электрическое перемешивание обрабатываемой воды под действием наносекундных коронных разрядов на толщину до 100 мм способствует интенсификации процессов обработки воды.

Воздействие импульсным искровым воздушным разрядом, производимым над поверхностью обрабатываемой воды, приводит к более эффективному генерированию УФ-излучения. Максимальная доля излучения УФ-области спектра соответствует оптимальным условиям деструкции органических соединений, бактерий, что приводит к обеззараживанию воды.

Одновременное воздействие импульсных наносекундного коронного и воздушного искрового разрядов приводит к синергетическому действию на обрабатываемую воду, обеспечивая одновременно ее очистку от органических, неорганических примесей и обеззараживание от бактериальной микрофлоры.

Предлагаемое устройство, совмещающее несколько механизмов воздействия на обрабатываемую воду, по сравнению с прототипом обеспечивает повышение эффективности очистки благодаря использованию импульсных наносекундного коронного и воздушного искрового разрядов.

Размещение электродов в паре искрового разрядника, находящегося в непосредственном контакте с обрабатываемой водой, на разных основаниях позволяет реализовать более простую (т.е. технологичную в изготовлении и сборке) и эффективную электродную систему, в которой каждая пара электродов является автономной, что приводит к более эффективной очистке и обеззараживанию воды.

Выполнение электрода, находящегося на электропроводящем основании, полым позволяет более равномерно разместить пузырьки газа в межэлектродном пространстве и эффективно производить барботирование газа, что повышает эффективность воздействия импульсным искровым разрядом на обрабатываемую воду, к тому же электрод совмещает функцию барботирующего сопла, что упрощает конструкцию.

Выполнение электрода заподлицо с основанием из диэлектрика позволяет уменьшить площадь контакта электрода с обрабатываемой водой, что приводит к увеличению локализации разряда.

Параллельное соединение электродных пар искрового разрядника, находящегося в непосредственном контакте с обрабатываемой водой, значительно увеличивает вероятность возникновения искрового разряда без применения дополнительных узлов, тем самым повышает эффективность работы устройства.

Размещение дополнительного импульсного наносекундного коронного разрядника над поверхностью обрабатываемой воды позволяет задействовать дополнительные механизмы очистки и обеззараживания воды, что повышает эффективность обработки.

Включение дополнительного разделяющего элемента между электродом разрядника, генерирующего импульсный наносекундный коронный разряд, и генератором импульсных напряжений позволяет реализовать многоканальный режим работы нескольких таких электродов, тем самым повышается эффективность очистки и обеззараживания обрабатываемой воды.

Применение, по крайне, мере двух воздушных искровых разрядников, размещенных над поверхностью обрабатываемой воды в выходном патрубке реактора, в качестве разрядников генератора импульсных напряжений значительно упрощает конструкцию устройства, снижает энергозатраты на обработку, а размещение искровых воздушных разрядников непосредственно в выходном патрубке реактора позволяет создать условия для раздельной генерации УФ-излучения и озона, что значительно повышает эффективность обработки.

Применение на стадии предварительной очистки воды песчаного промываемого фильтра позволит отделить грубодисперсные примеси и взвешенные частицы размером свыше 20 мкм, что в дальнейшем значительно повысит эффективность обработки воды.

Применение на выходе устройства отстойника для осаждения твердых частиц, являющихся продуктами реакций, а также угольного фильтра для отделения твердых частиц и нейтрализации радикалов, оставшихся в воде после электроимпульсной искровой обработки, позволит улучшить качество обработанной воды.

На фиг.1 приведена схема устройства.

На фиг.2 показана заземленная электропроводящая часть электродной системы искрового разрядника, контактирующего непосредственно с обрабатываемой жидкостью.

Примером конкретного выполнения заявляемого устройства является система обработки питьевой воды, которая схематично представлена на фиг.1 и содержит реактор 1, выполненный из диэлектрика (фторопласт) и снабженный герметичной крышкой 2 с клапаном избыточного давления 3, входным патрубком 12, выходным патрубком 8 диаметрами 35 мм. Перед входным патрубком устанавливается фильтр 11 очистки воды от грубодисперсных частиц (более 20 мкм). Через входной патрубок 12 реактор заполняется обрабатываемой водой 9. На дне реактора под водой расположен искровой разрядник 10, 14, подключенный к первой ступени двухступенчатого генератора импульсных напряжений (ГИН) 18. Искровой разрядник представляет собой семь пар электродов, из них заземленные электроды выполнены полыми (23, фиг.2) и расположены на электропроводящем основании 14, а противоположные электроды (22, фиг.2) выполнены заподлицо с основанием из диэлектрика 10 и соединены параллельно друг с другом. Через отверстия в полом электроде истекают пузырьки 13 газовоздушной смеси. Разрядник, генерирующий наносекундный коронный разряд 4, выполнен с пятью заостренными на концах электродами, которые закреплены с внутренней стороны на крышке реактора 2 и электрически подключены к выходу второй ступени ГИН. А функцию противоположных электродов выполняет электропроводящее основание 14. Подключение заостренных электродов производится через разделяющие элементы 5, образованные отрезками изолированных проводников, обеспечивающие электрическую развязку каналов разряда при их параллельном формировании. Искровые воздушные разрядники открытого типа 6, 7 размещены над поверхностью обрабатываемой воды в выходном патрубке и включены к ступеням ГИН 18. Газовоздушная смесь, содержащая озон и другие химически активные частицы, из верхней части реактора совместно с кислородом воздуха воздушным компрессором 15 подается в полость электропроводящего основания 14, дополнительно выполняющего функцию ресивера, обеспечивающего равномерное истекание газовоздушной смеси в межэлектродное пространство. С этой же целью в полых электродах (23, фиг.2) выполнены отверстия с калиброванным диаметром. Обработанная вода поступает через отстойник 16 и фильтр 17 для потребления. Зарядка ступеней ГИНа производится выходным напряжением высоковольтного источника напряжения 19, питаемого от аккумуляторной батареи 20 и/или от преобразователя 21 сетевого напряжения.

Устройство работает следующим образом. Загрязненная вода очищается от твердых примесей, дисперсностью свыше 20 мкм, фильтром 11, установленным перед входным патрубком 12, и заполняет реактор 1. При подключении ГИН 18 к питающей сети переменного тока с напряжением 220/380 В и частотой 50 Гц в преобразователе 21 происходит понижение и выпрямление напряжения до 12 В, используемого для питания источника высокого напряжения (ИВН) 19 и/или зарядки аккумуляторной батареи (АКБ) 20. При отсутствии сети переменного тока ИВН 19 питается непосредственно от АКБ 20. Высокое напряжение поступает на зарядку накопительных конденсаторов ГИН 18 (на фиг.1 не изображены). После включения искровых воздушных разрядников ГИН 6, 7, работающих в режиме неуправляемого пробоя, высоковольтное импульсное напряжение с первой ступени ГИН 18 подается на искровой разрядник 10, 14, погруженный в воду 9. При барботировании газовоздушной смеси компрессором 15 в межэлектродное пространство всех искровых разрядников, пространственно распределенных в толще воды, через отверстия с калиброванными диаметрами в полом электроде (23, фиг.2), находящемся на дне реактора 1, истекающими пузырьками смеси 13 инициируется импульсный искровой разряд, генерируемые факторы которого воздействуют на объем воды, непосредственно прилегающий к зоне импульсного искрового разряда в воде. В каждом разряде инициируется пробой лишь одной пары электродов искрового разрядника 10, 14, находящегося в непосредственном контакте с обрабатываемой водой, при наличии в межэлектродном пространстве пузырька газовоздушной смеси 13 одновременно с приложением высоковольтного импульса. Вероятность обеспечения электрического пробоя в воде одной из пар электродов искрового разрядника 10, 14, соединенных параллельно, в моменты приложения к электродной паре высоковольтных импульсов напряжения существенно выше по сравнению с последовательным способом соединения электродных пар, поскольку отпадает необходимость ожидания совпадений событий, связанных с появления инициирующих газовых пузырьков в межэлектродном пространстве всех электродных пар и момента приложения к системе высоковольтного импульса напряжения. Это обстоятельство способствует снижению требований к повышенной частоте следования высоковольтных импульсов напряжения при сохранении заданной производительности устройства. Барботируемая газовоздушная смесь в межэлектродное пространство остальных электродных пар при отсутствии в них пробоя проникает в воду, способствуя интенсивному ее перемешиванию и окислению находящихся в ней примесей нарабатываемым в разрядах озоном и другими химически активными частицами. Над поверхностью воды, вытекающей из реактора 1, в выходном патрубке 8 установлены воздушные искровые разрядники открытого типа 6, 7, являющиеся разрядниками ступеней ГИН 18 и генерирующие в воздушной среде УФ-излучение. С проникновением УФ-излучения в толщу слоя перетекающей обрабатываемой воды и на границе ее раздела с воздухом производится дополнительное ее обеззараживание. Обработка воды высокоинтенсивными факторами наносекундного коронного разряда приводит к разложению нефтепродуктов, фенола и его производных, находящихся в воде. Высокое напряжение наносекундного диапазона длительностей подается с выходной ступени ГИН 18 на электроды разрядника 4. Наносекундные коронные разряды генерируются синхронно с электрическими искровыми разрядами в толще воды 9 либо независимо от их инициирования и формирования. Для повышения производительности действия наносекундных коронных разрядов электроды разрядника 4, расположенные над поверхностью обрабатываемой воды 9, выполнены заостренными. Электрическое подключение каждого из заостренных электродов к выходу ГИН 18 для создания условий независимого инициирования и развития многоканальных наносекундных коронных разрядов осуществлено через разделяющие элементы 5. При пробое межэлектродного пространства искрового разрядника 10, 14, находящегося в толще воды 9, инициируемого пузырьками газовоздушной смеси 13, совместно с действиями разрядников 4, 6, 7 генерируются воздействующие факторы:

1) ударные волны и другие газодинамические процессы, сопровождающие формирование разрядных каналов, кавитацию в парогазовых полостях в воде, химически активные частицы, обеспечивающих деструктивное воздействие на жизнедеятельность болезнетворных бактерий, микроорганизмов, последующую гибель за счет физико-химического разрушения их внешних оболочек, окисление органических соединений;

2) световое излучение, возникающее при электрических пробоях в объеме обрабатываемой воды, максимальная доля которого в УФ-области спектра соответствует оптимальным условиям деструкции органических соединений, бактерий;

3) молекулы озона, образующиеся под действием разрядных импульсов в объеме воды, окисляющие вредные примеси и, как следствие, очищающие и обеззараживающие воду;

4) при пробое воздушных разрядных промежутков открытого типа, расположенных над поверхностью обрабатываемой воды, генерируются УФ-излучение, что приводит к очистке и обеззараживанию воды;

5) плазма, формируемая наносекундными коронными разрядами, обладает уникальными характеристиками, позволяющими энергетически наиболее эффективно производить активные частицы, такие как озон, атомарный кислород, OH, HO₂ и другие, участвующие в окислении нефтепродуктов, фенола и его производных, содержащихся в воде, появление сверхсильных локальных неоднородных электрических полей, сопровождающееся образованием высокоэнергетичных электронов, обеспечивают деструкцию углеводородных цепочек и молекул растворенных органических примесей;

6) барботирование через объем обрабатываемой воды озоновоздушной смеси, нарабатываемой в искровых разрядах в воде и над ее поверхностью, приводит к ее механическому движению, перемешиванию, что способствует усилению окислительного действия производимых в разрядах вышеуказанных факторов;

7) электрическое перемешивание под действием наносекундных коронных разрядов обрабатываемой жидкости на толщину до 100 мм способствует интенсификации процессов обработки воды;

8) возрастание напряженности электрического поля в момент нарастания напряжения на разряднике 10, 14 в обрабатываемой воде 9 и его снижение вследствие электрического разряда приводит к изменению поляризации молекул воды и, как следствие, разрушению мембранных оболочек бактерий в обеззараживаемой воде. При искровых разрядах в воде происходит эрозия и разрушение электродов разрядника 10, 14;

9) часть материала разрушающихся электродов, а также частицы примесей, находящиеся в воде, оказываются электрически заряженными и обеспечивают пролонгированный стерилизующий эффект;

10) протекание токов смещения во время прохождения разрядных импульсов в объеме воды обеспечивает формирование магнитного поля, воздействующего на микроорганизмы, обуславливающего очистку и обеззараживание воды.

Образующиеся в электрических разрядах в воде и на воздухе накапливаемые в верхней части реактора озон, атомарный кислород, возбужденные молекулы кислорода, электроны и ионы подмешиваются в кислородосодержащую смесь, подаваемую компрессором 15 в межэлектродное пространство искрового разрядника 10, 14, обеспечивая дополнительное обеззараживающее действие на обрабатываемую воду. При обеспечении герметичности системы водообработки создается избыточное давление газовой смеси, появляется возможность повторного использования озона для первичного озонирования воды при атмосферном давлении без дополнительных устройств для его подачи, и упрощается аппаратурное оформление процесса. Величина давления газа в системе может регулироваться настройкой клапана 3 избыточного давления. Озоновоздушная смесь, поступая через отверстия в полом электроде (23, фиг.2), попадает в зону искровых разрядов либо барботируется через обрабатываемый слой воды 9 над полым электродом, где происходит смешение озоновоздушной смеси с водой. В результате происходит окисление железа, марганца, сероводорода, органических примесей, обесцвечивание и обеззараживание воды. Происходит интенсивное перемешивание и взаимодействие озоновоздушной смеси с водой, происходит коагуляция окисленных веществ. Если в исходной воде находится железо, то в воде образуется гидроокись железа Fe(OH)₃, которая в результате образования и коагуляции является мощным сорбентом, в результате из воды дополнительно удаляются ионы тяжелых металлов, органические вещества, микробы. Процессы формирования в водной среде парогазовых пузырьков при совместном воздействии высокотемпературных разрядов (порядка 5000-6000°С) и УФ-излучения сопровождаются образованием свободных и пироксидных радикалов, что способствует более интенсивному протеканию фотохимических реакций во всем объеме обрабатываемой воды, деструкции мелкодисперсных растворенных частиц жиров, масла и других соединений, которые концентрируются вокруг пузырьков озонированного воздуха. При этом находящиеся в дисперсном состоянии органические примеси выгорают, и, поступая в верхнюю часть реактора вместе с пузырьками озоновоздушной смеси, подвергаются воздействию импульсного наносекундного коронного разряда, разлагаясь на углекислый газ и воду. Температурным полем и УФ-излучением также уничтожаются находящиеся в воде Coli-подобные бактерии. Обработанная вода перетекает в отстойник 16 и фильтруется угольным фильтром 17. Так как процесс очистки и обеззараживания в предлагаемом устройстве протекает за счет воздействия большого количества факторов и максимального использования озона, то эффективность устройства высока, а энергозатраты на процесс очистки и обеззараживания низкие. К преимуществам описываемого способа относится еще и то, что для его реализации могут быть использованы серийные промышленные элементы, применяемые в автомобильной промышленности. Принятые схемно-технические решения позволяют создать компактный переносной прибор с использованием доступной элементной базы.

Параметры использованных разрядов.

1) Наносекундный импульсный коронный разряд зажигали над поверхностью воды.

Характеристики разряда:

Пиковое напряжение между электродами и поверхностью воды 50 кВ.

Расстояние между высоковольтным электродом и поверхностью воды 55 мм.

Число высоковольтных электродов 1-19.

Длительность импульса ≥50 нс.

Амплитуда импульса тока 75 А.

Частота следования импульсов до 20 Гц.

2) Искровые разряды в воде (дистиллированная, водопроводная, морская).

Характеристики разряда:

Пиковое напряжение между электродами в воде 25 кВ.

Емкость накопительного конденсатора 0,015 мкФ.

Расстояние между высоковольтными и заземленным электродами 5 мм.

Число параллельно включенных электродных пар 4.

3) Искровые воздушные разряды над поверхностью воды.

Характеристики разряда:

Напряжение на разрядном промежутке 10 кВ.

Энергия разряда 0,3 Дж.

Поток генерируемого УФ-излучения 0,5·10²¹ фотон/с.

Максимальная мощность излучения со средней длиной волны 250 нм 6,3 кВт.

Промышленная применимость установки для очистки и обеззараживания водных сред обеспечивается за счет большого спроса в стране и за рубежом из-за постоянно растущей потребности населения в воде необходимого качества при наличии огромного количества загрязненных водных сред как бытовых, так и промышленных.

На предприятии разработано устройство и апробирован способ очистки и обеззараживания воды. Проведенные испытания показали высокую эффективность очистки и обеззараживания воды указанным методом, низкую энергетическую цену обработки, а также надежность и простоту реализации устройства. Заявляемое устройство благодаря своим преимуществам найдет применение на автономных объектах, в стационарных и полевых условиях.

Источники известности

1. RU, патент 2108977, кл. 6 C02F 1/48, 20.04.1998.

2. RU, патент 2095151, кл. 6 C02F 1/46, 10.11.1997.

3. Анпилов A.M., Бархударов Э.М., Копьев В.А., Коссый И.А., Силаков В.П., Тактакишвили М.И., Тарасова Н.М., Темчин С.М., Задирака Ю.В., Кристофи Н., Козлов Ю.Н., Пак Ю. Использование электрического разряда как источника УФ-излучения, озона и двуокиси водорода // Прикладная физика. - 2002. - №5. - С.74-78.

1. Устройство для очистки и обеззараживания воды, включающее реактор для обрабатываемой воды, содержащий искровой разрядник, по крайней мере, с одной парой электродов, контактирующих непосредственно с обрабатываемой водой, входной и выходной патрубки, генератор импульсных напряжений, компрессор продуваемого через межэлектродное пространство газа, отличающееся тем, что электроды в паре размещают друг над другом на разных основаниях, одно из которых является диэлектриком, при этом электрод, размещенный на электропроводящем основании, выполнен полым с калиброванными отверстиями для подачи газа в межэлектродное пространство, а другой электрод выполнен заподлицо с диэлектриком, причем при выполнении разрядника с несколькими парами электродов, соединение пар выполняют параллельно, в устройство включены дополнительный разрядник, генерирующий наносекундный коронный разряд, и, по крайней мере, два разрядника, генерирующих воздушный искровой разряд, которые выполняют, по крайней мере, с одной парой электродов и размещают в выходном патрубке, при этом электрод, выполненный заподлицо с диэлектриком, подключен к генератору импульсных напряжений через один из разрядников, генерирующих искровой воздушный разряд, а один из электродов разрядника, генерирующего наносекундный коронный разряд, подключен к генератору импульсных напряжений через другой разрядник, генерирующий искровой воздушный разряд, а при выполнении наносекундного коронного разрядника с параллельно включенными электродами они подключены также через разделяющий элемент и размещены над поверхностью обрабатываемой воды, а электрод искрового разрядника, находящийся в непосредственном контакте с обрабатываемой водой и размещенный на электропроводящем основании, является одним из электродов для разрядника, генерирующего наносекундный коронный разряд.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно снабжено отстойником обработанной воды.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что снабжено фильтрами обрабатываемой и обработанной воды.