Устройство для обеззараживания воды электрическими разрядами

 

Союз Советских I

Соцнапистнческнк

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ (61) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 08.04.81 (21) 3268888/23 26 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет (51)И. Кл.

С 02 Г 1/78

С 01 B 13/11

9кударствапвй кеиитет

СССР аа аелаи иеоеретевке и аткрыткй

Опубликовано 30.10.82. Бюллетень №40 (5Ç) У,Д,К 697. .947 (088.8) Дата опубликования описания- 30.10.82 (72) Авторы изобретения

Б. В. Семкин, Б. Г. Шубин и E. H. Перевязкина

Научно-исследовательский институт высоких нащжженйй при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена

Трудового Красного Знамени политехническом институте им. С. М. Кирова (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ. ЗЛЕКТРИЧЕСКИМИ РАЗРЯДАМИ

Изобретение относится к обработке и обеззараживанию воды электрическими разрядами и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для обработки и обеззараживания питьевых и сточных вод производственных и хозяйственных предприятий, сельхозкомбинатов, больниц, диспансеров, локальных стоков, неболыиих населенных пунктов, вахтовых поселков, леспромхозов и т п

Известно устройства для обеззараживания воды озоном, где в генераторах. озона получают озон из кислородсодержащих. газов, а затем вводят его в кон такт с обеззараживаемой жидкостью 1)

Однако устройство характеризуется высокими удельными энергозатратами на обеззараживание жидкости, так как получение озона является энергоемким процессом.

Известно устройство для обеззараживания воды электрическими разрядами, которое состоит из генератора высоковольтных импульсов через газовый коммутатор, соединенный с электродной системой, расположенной в реакторе. Усгройство снабжено узлом откачки газов (в

5 том числе н озона) из разрядника и по,дачи его в обеззараживаемую воду. Обез зараживание воды происходит как под действием импульсных электрических разрядов, возбуждаемых в реакторе при разряде через электроды емкостного накопителя генератора, так и под действием озона, откачпваемого из газового коммутатора и подаваемого в обеззараживаемую водуI 21 .

Недостатками известного устройства являются низкая эффективность процесса (высокие удельные затраты} и неравномерное потребление электрической энер2 гии из сети. Первое связано с очень низкой концентрацией озона в продуктах разложения искрового канала в воздухе или кислороде. Второй недостаток обус969680 4 момент времени Ь., когда напряжение достигает уровня, равного напряжению начала коронирования системы 16, в камере 9 возникает коронный разряд с

s током, соответствующим кривой 19, при этом под действием тока короны происходит разложение воздуха с образс ванием озона. В момент tg, когда кривая 18 напряжения достигает значения

30 Q (напряжения пробоя) срабатывает коммутатор 6 и подключает генератор 1 к электродам 7 реактора

8. Происходит пробой электроу(ного промежутка электродной системы 7 и в

И . реакторе 8 под действием выделяющейся в канале пробоя энергии осуществляется обеззараживание воды. Непрерывно работающий компрессор 12 нагнетает воздух, обогащенный озоном в камере 9, в емЗй кость 14, где происходит взаимодействие озона с бактериями, содержащимися в воде, т.е. ее предварительная обработка.

По трубопроводу 15 вода, обогащенная озоном, подается в камеру реактора 8

gS для окончательной обработки под действием комплекса факторов: озона и электрических. разрядов как указано выше, С момента +> (фиг. 2 ) цикл работы устройства повторяется. Суммарный ток ., щ (мощность), потребляемый от сети, слагается иэ тока зарядки емкостного накопителя 5 и тока короны (кривая 19) и может быть представлен кривой 20, Расчет электродной коронирующей системы необходимо производить исходя из обеспечения достаточно малой пульсации (10-20%) тока (кривая 20), для этого следует учесть, что ток зарядки (кривая

17) описывается следующим образом.

4 unsex +Ис

ЪХ к Е

3 ловлен пульсирующим характером тока за рядки емкостного накопителя, создающим неравномерность потребления электроэнергии, высокое отношение пиковой (максимальной) мощности K средней мощ ности.

Цель изобретения - снижение удельных энергозатрат при одновременном обеспечении более равномерного потребления энергии (мощности).

Поставленная цель достигается тем, что устройство для обеззараживания воды электрическими разрядами, содержащее генератор высоковольтных импульсов с емкостным накопителем энергии, подключенный через коммутатор к электродной системе расположенной в реакторе с обеззараживаемой водой, и узел подачи газа в реактор, снабжено технологической камерой с системой коронируюших электродов, при этом вход камеры соединен с атмосферой, выходс узлом подачи газа в реактор, а систе ма коронирующих электродов подключена параллельно емкостному накопителю генератора высоковольтных импульсов.

На фиг. 1 представлена схема устрой ства; на фиг. 2 - кривые изменения электрических характеристик.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, который содержит трансформатор 2, питаемый от сети и через выпрямитель 3 и%защитный резистор 4 подключенный к емкостному накопителю (конденсатору) 5. Для коммутации энергии, запасенной в накопителе, используется коммутатор 6 (газовый, вакуумный, жидкостиь1й или. другой), который соединяет генератор 1 с электродной системой

7 реактора 8. Устройство снабжено технологической камерой 9 для получения озона s коронном разряде, вход которой воздуховодом 10 связан с атмосферой, а воздуховодом 11 - e компрессором 12, который посредством воздуховода 13 связан с емкостью 1 4, в которую подается обеэзараживаемая вода, и, где происходит ее смещение с газом. Емкость

14 через трубопровод 15 соединена с реактором S Система коронирующих электродов 16 камеры 9 получения оэо на в коронном разряде включена параллельно емкостному накопителю 5. При подключении трансформатора 2 к сети происходит зарядка емкостного накопи- И теля 5, при этом ток зарядки изменяется по кривой 17 (фиг. 2), а напряжение на конденсаторе 5 - по кривой 18. В где!1 .- максимальное напряжение на

-@ЮХ трансформаторе 2;

R. - сопротивление резистора 4;

С - емкость конденсатора 5;

- текущее время.

Уровень зависит ат конфигурации э лектрода

"к= GU (О-U g), где - определяется геометрией коронирующей системами

0 - напряжение (кривая 18) на ко. ронирующих электродах.

Приведены сопоставительные эксперименты по проверке удельных затрат и неравномерности потребления энергии от

969

К ар

Прототип

1,5

6,4

Предлагаемое

1,2

1,6 сети для известного н предлагаемого устройства.

Удельные затраты оцениваются по суммарному потреблению энергии траноформатором 2 от сети йа 1 м при эф- З фективности обеззараживания от кишечной палочки 99,99%. Затраты энергии на компрессор в обоих случаях одинаковы и составляют малую величину от затрат на обеззараживание. Не учитываются 14 затраты энергии на прокачку воды через . реактор так как онн составляют не более 2-3% от обших затрат.

Неравномерность потребления энергии оценивается по коэффициенту 15

Ф где Э у, — максимальный ток, потребляемый от сети, 3cp - средний ток.

Формула изобретения

Устройство для обеззараживания воды электрическими разрядами, содержащее генератор високовольтных импульсов с емкостным накопителем энергии, под ключенный через коммутатор к электродной .системе, расположенной в реакторе с обеззараживаемой водой, и узел подачи газа в реактор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения удельных энергозатрат при одновременном обеспечении более равномерного потребления энергии. устройство снабжено технологи680 С

В случае устройства, принятого за прототип, ток представляет лишь ток зарядки накопителя 5, для данного устройства ток 1 представляет сумму тока зарядки и тока коронного разряда.

В таблице приведены сравнительные данные применяемых устройств.

Таким образом, использование озона совместно с электрическими разрядами в воде в том случае, когда озон получается в коронном разряде, возникаюшем в системе электродов, включенной параллельно емкостному накопителю генератора разрядов, привело к снижению .удельных энергозатрат на 20% по сравнению с прототипом, в котором озон извлекался из искровых коммутаторов генератора импульсов. Кроме того, применение предлагаемого устройства позволило в 4 раза снизить неравномерность потребления энергии из сети для обеззараяа вания, воды, ческой камерой с системой коронируюших электродов, при этом вход камеры сеединен с атмосферой, выход - с узлом пс дачи газа в реактор, а система коронируюших электродов подключена параллельно емкостному накопителю генератора высоковольтных импульсов.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Патент Франции № 2200204, кл. С 02 В 1/38, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ 3006093/26 кл. С 01 В 13/11, 17.11.80.

9696ВО

Составитель Л. Бузмакова

Редкктор С. Ккко Текрек Т.Моточка. Корректор Ы. Бурок

Заказ 8308125 Тираж 981 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент . г. Ужгород, ул. Проектная, 4