Устройство для обеззараживания воды

 

Изобретение относится к области водоподготовки ,в частности, к устройствам для обеззараживания питьевых и сточных вод. Целью изобретения является повышение степени обеззараживания за счет ионодиффузиофореза. Внутри корпуса 1 установлены анод 6, выполненный в виде сетки, покрытой с обеих сторон гидрофильным материалом 7, и катоды 9, выполненные в виде рифленых стержней. При включении источника высокого напряжения катоды 9 начинают коронировать на анод 6 сквозь пленку обрабатываемой воды, пропитывающей гидрофильный материал 7. При этом образуется активная среда из ионов атомарного кислорода, озона и перекисных соединений воды, и происходит интенсивный ионодиффузиофорез, обуславливающий эффективное обеззараживание воды. 1 табл., 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

С011ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

m4 С 02 F 1/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

f10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4215837/31 26 (22) 25.03.87 (46) 15.04.89, Бюп. Р 14 (71) Новосибирский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) Г Е.Мелиди, В.П.Горелов, В.И.Гиляров, А.Б.Омельченко и И.Н.Белкина (53) 628.543 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 1011545, кл. С 02 F 1/46, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ

ВОДЫ

{57) Изобретение относится к водоподготовке, в частности к устройствам для обеззараживания питьевых и сточных вод. Целью изобретения

„„SU„„1472453 А1 является повышение степени обеззараживания 3а счет ионодиффузиофореза.

Внутри корпуса 1 установлены анод 6, выполненный в внпе сетки, покрытый с обеих сторон гидрофильным материалом 7, и катоды 9, выполненные в виде рифленых стержней. При включении источника высокого напряжения катоды 9 начинают коронировать на анод

6 сквозь пленку обрабатываемой воды, пропитывающей гидрофильный материал 7. При этом образуется активная среда из ионов атомарного кислорода, озона и перекисных соединений воды, и происходит интенсивный ионодиффу- зиафорез, обуславливающий эффективное обеззараживание воды, 1 табл.>

2 ил.

820

1472453

Изобретение относится к водоснабжению и канализации, а именно к устройствам для обработки воды, и может быть использовано для обез5 зараживания питьевых и сточных вод.

Цель изобретения — повышение степени обеззараживания.

На фиг.1 изображено устройство для озонирования воды, разрез; на 1О фиг.2 — сечение А-А на фиг.1. Предлагаемое устройство состоит иэ корпуса 1, выполненного из диэлектрического материала, с патрубками для подачи воды 2 и воздуха 3, а 15 также патрубками для отвода обрабо" таиной воды 4 и воздуха.5. Внутри корпуса 1 вертикально установлен анод б, выполненный в виде плоской сетки из материала, не подвергающе- 20 гося коррозии под воздействием агрессивной среды — воды и озона (нержавеющей стали). Для равномерного .распределения обрабатываемой воды в виде тонкого слоя анод 6 с обеих сторон покрыт гидрофильным материалом 7, конец которого заведен в патрубок 4 для отвода обработанной воды.

По обеим сторонам анода,на равном удалении от него, в параллельных ему 30 плоскостях, расположены шины в виде металлических пластин 8 с закрепленными на них горизонтально катодами, представляющими собой металлические рифленые стержни 9 из нержавеющей стали. Рифленые стержни 9 способствуют образованию устойчивого коронного разряда, факел которого полностью перекрывает межэлектродное пространство с образованием прост- 40 ранственного заряда, пересыщенного отрицательными ионами кислорода, озона и кластеров. Анод 6 соединен с положительным потенциалом источника высокого напряжения (не показан), 45 а катоды 9 — с отрицательным.

Отверстия патрубков 5 для отвода отработанного воздуха перекрываются гидрофильным материалом, смачиваемым обрабатываемой водой для деониэации и окончательного растворения в воде кислорода отработанного воздуха перед его выпуском в атмосферу и задержания озона.

Устройство рбаотает следующим образом.

Обрабатываемая вода подается внутрь корпуса 1 через патрубок 2 и капает на гидрофильный материал 7, смачивая его Воздух подается внутрь устройства через патрубки 3 и движется вверх по межэлектродному пространству. При подключении к источнику высокого напряжения величиной

11 кВ рифленые катоды 9 начинают коронировать сквозь слой воды, пропитывающей гидрофнльный материал 7, на анод б, при этом проходящий сквозь факел короны воздух ионизируется с образованием отрицательных ионов атомарного кислорода, который, взаимодействуя с ионами двухатомного кислорода, образует озон и sa счет интенсивно протекающего ионодиффузиофореза диссоциируют молекулы воды с последующим синтезом и образованием кластерных ионов и перекисных соединений воды (Н О)п О, (Н О)п О, Н О и др.

Дипольная заряженность молекул воды исключает возможность образования пространственного заряда, который негативно влияет на коронный разряд, так как он за счет механизма ионнодиффузиофореза интенсифицирует процесс синтеза кластерных ионов и перекисных соединений воды, исключая тем.самым накопление облака отрицательных ионов .в межэлектродном пространстве. Последнее обусловлено тем, что, кластерные ионы и перекисные соединения быстро оседают на аноде, так как они имеют развитую объемную структуру, оканчивающуюся отрица" тельными дипольными частями молекул воды. Указанные реакции повторяются у каждого катода по мере продвижения воздуха вверх и способствуют полному растворению кислорода и озона воздуха в воде с образованием перекисных соединений.

Кроме того, направленный коронный разряд с острия коронирующего электрода на гндрофильный материал . разрывает двойной электрический слой воды с образованием ионов из молекул воды и воздуха, что также обуславливает насыщение межэлектродного пространства активными заряженными центрами для коагуляции молекул воды,. кислорода и;озона. Повышенная насыщенность ионами и заряженными частица" ми межэлектродного пространства спо- . собствует их активному взаимодействию (диффузии и диффузиофорезу) и взаимопроникновению с образованием нового агрегатного состояния— з 1472453 синтезу кластеров из молекул воды, озона и кислорода, которые,,растворяясь, способствуют образованию перекисных соединений воды, При этом имеющиеся в воздухе и воде бактерии, ви5 русы и микробы под действием коронного разряда, ионнодиффузиофореза, окисления озоном и перекисными соединениями воды полностью угнетаются и уничтожаются. Кроме того, уничтожаются макросоединения, распространяющие запахи, с полной их нейтрализацией.

Перед выходом из устройства ионизированный воздух проходит сквозь смоченный водой гидрофильный материал, перекрывающий выходные воздушные патрубки 5, лишаясь заряда ионизированных молекул кислорода и озона, что исключает попадание их в атмосферу, а обработанная вода стекает вниз к отводящему патрубку 4 и выводится из корпуса без запаха, вирусов, бактерий и микробов. 25

Напряжения питания, подаваемое на электроды в предлагаемом устройстве, 10 кВ ° Частота расположения катодов определяется исходя из требуемой напряженности электрического поля и равна межэлектродному расстоянию.

При увеличении расстояния между электродами, для поддержания эаданного процента растворения кислорода воздуха в воде, необходимо увеличение подаваемого напряжения и при

35 этом значительно увеличиваются габариты устройства. При уменьшении расстояния между электродами происходит экранное влияние электродов между собой и снижается КПД устройства.

Корпус устройства выполнен из диэлектрика, катоды - из нержавеющей стали, анод — из сетки из нержавею-, щей стали, в качестве материала, покрывающего анод, используется марля.

Данные по сравнительным испытаниям предлагаемого устройства и устройства по прототипу приведены в таблице. 50

В качестве выходных показателей, по которым определяли эффективность системы были: кислотность воды (рН1, причем воду проверяли до и после обработки; количество микроорганизмов в смывах со скорлупы яиц определяли с помощью микроскопа, наличие раствора азотной кислоты — химическим способом.

Анализ данных таблицы показывает, что в устройстве по прототипу получены худшие результаты. Кроме того, при проведении эксперимента в известном устройстве при импульсном разряце и напряжении 100 кВ происходит дуговой разряд, вызванный повышением концентрации водяных паров в межэлектродном пространстве. При этом происходит проскок необработанных разрядом колоний бактерий, находящихся не в зоне разряда, о чем свидетельствует их наличие на выходе устройства. Наличие раствора азотной кислоты 3-5 -ной концентрации в обработанной воде исключает возможность ее использования для бытовых . и технических целей. Кроме того,при эксплуатации известного устройства требуются особые меры предосторожности. В предлагаемом устройстве достигается степень обеззараживания.

Кроме того, оно значительно проще и надежнее в эксплуатации.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для обеззараживания воды, содержащее корпус с размещенными в нем анодом и катодом и патрубки подачи и отвода воды и воздуха, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения степени обеззараживания, корпус размещен вертикально, анод выполнен в виде плоской сетки и покрыт с двух сторон слоями гидрофильного материала, верхняя часть которого закреплена йа крьппке . корпуса и образует воронку, а нижняя часть закреплена в патрубке отвода воды, катод выполнен в виде рифленык стержней, закрепленных на токоподводящей плите, и установлен по.обе стороны анода параллельно ему, патрубок ввода воды размещен в крьппке корпуса над анодом, патрубок отвода воды — на днище корпуса под анодом, патрубок подачи воздуха " на днище, а патрубок вывода воздуха — на крьппке между патрубком ввода воды и местом крепления гидрофильного материала.

1472453

Наличие

Кислотность воды, рН

Количество микЭффективностье на выходе на входе лоты на на вывходе ходе. Предлагаемое

Нет

100

Нет

Нет

100

Известное

Составитель Т.Барабаш

Редактор Н.Киштулинец Техред М.Ходанич Корректор С. Шекмар

Заказ 1669/25 Тираж 824 Под писно е

5НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101 л °

Устройство для обеззараживания воды

6,4 4,3

6)2 5 2

6,1 4,1

6,5 5,1

6,3 5,0

6,2 5,0!

1 раствора азотной кисДа

Да

Да роорганизмов в смывах со скорлупы яиц, колоний, в 1 мл

740 0

720 0

705 0

735 180

730 160

710 155

75,5

78,0, 78,1