Способ очистки воды от микроорганизмов и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к электрохимической очистке воды и может быть использовано для очистки питьевых сточных вод. Сущность изобретения: воду, содержащую микроорганизмы, обрабатывают в постоянном, неоднородном электрическом поле при градиенте напряженности электрического поля не менее 0,01 В/см² с помощью устройства, содержащего электроды, расположенные в трубе и выполненные в виде усеченных конусообразных патрубков, установленных в корпусе коаксиально и соединенных между собой меньшими основаниями с помощью муфты из диэлектрика. При этом труба выполнена из токонепроводящего материала или ее внутренняя поверхность покрыта токоизолирующим покрытием, а внешняя часть межэлектродного пространства заполнена инертным, твердым, не растворимым в воде диэлектриком. 2 с. п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области электрохимической очистке воды и может быть использовано для очистки питьевых и сточных вод (или в водоподготовке).

Известен способ обеззараживания воды с высокой степенью минерализации, заключающийся в том, что воду обрабатывают в постоянным электрическом поле, пропуская через ячейку с двумя плоскопараллельными нерастворимыми электродами [1] Недостатками указанного способа являются высокая стоимость и длительность процесса обеззараживания, при этом интенсивность процесса невелика.

Известен способ очистки воды от микроорганизмов путем ее обработки в постоянном электрическом поле [2] причем обработку ведут при градиенте напряженности электрического поля 100-500 В/см². При этом исходную воду, обсемененную кишечной палочкой, пропускают через ячейку, представляющую собой бездиафрагменный прямоугольный электролизер, оборудованный анодом, выполненным в виде платиновой полоски, катодом, выполненным в виде пластины из нержавеющей стали.

Недостатком известного способа является низкая производительность, что исключает возможность его использования в промышленных условиях.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса очистки воды от микроорганизмов.

Это достигается тем, что воду, содержащую микроорганизмы, обрабатывают в постоянном электрическом поле при градиенте напряженности электрического поля не менее 0,01 В/см² с помощью устройствам, содержащего электроды, расположенные в трубе и выполненные в виде усеченных конусообразных патрубков, соединенных муфтой из диэлектрического материала, предназначенных для пропускания воды, установленных коаксиально, не соприкасаясь, вершинами друг к другу по оси трубы на расстоянии, обеспечивающим прохождение тока в жидкости, при этом труба выполнена из токонепроводящего материала или ее внутренняя поверхность покрыта токоизолирующим покрытием, а внешняя часть межэлектродного пространства заполнена инертным, твердым, не растворимым в воде диэлектриком.

На чертеже представлено предлагаемое устройство для осуществления способа.

Аппарат представляет собой трубу 1, в которой расположены патрубки-электроды 2 и 3, соединенные муфтой 4. Патрубки подключены к источнику тока 5 через проводники 6, а внешняя часть межэлектродного пространства заполнена диэлектриком 7.

Способ осуществляют следующим образом.

По трубе 1 пропускают с определенной скоростью поток загрязненной микроорганизмами воды, который поступает в полый патрубок-электрод 2, выполненный в виде усеченного конуса. За счет разницы диаметров входного и выходного отверстия патрубка скорость потока жидкости возрастает. После выхода из патрубка скорость движения воды замедляется, что вызывает завихрение, и поток воды переходит в турбулентный режим. Это приводит к интенсификации процессов перемешивания. Вода поступает в выходной патрубок 3, его узкую часть и выходит из трубы. Полые патрубки, соединенные муфтой из диэлектрического материала 4, установлены коаксиально по оси трубы, не соприкасаясь вершинами друг к другу, на расстоянии, обеспечивающем прохождение тока в очищаемой воде. При наложении электрического напряжения от источника 5 через проводники 6 на электроды не менее, 0,01 В/см² в межэлектродном пространстве замыкается электрическая цепь, возбуждающая электрический ток между электродами. Под действием тока на поверхности электродов протекают электрохимические реакции, приводящие к образованию веществ очищающих воду (например, озона, гипохлорита, перекиси водорода и других).

Обработка жидкости предлагаемым способом в предлагаемом устройстве осуществляется в турбулентном режиме и при воздействии электрохимических реакций достигаются высокая степень перемешивания и соответственно более высокая степень очистки при однократном прохождении воды через устройство.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается высокой эффективностью за счет использования нового устройства для осуществления способа при градиенте напряженности электрического поля не менее 0,01 В/см², что соответствует критерию "новизна".

Сравнение изобретения не только с прототипом, но и с другими известными техническими решениями в данной области техники показывает, что можно сделать вывод в соответствии критерию "существенные отличия".

П р и м е р 1. Исходную воду со скоростью 8 мл/с, обсемененную кишечной палочкой до концентрации 4 ˙10⁷, 10⁶ мт/мл, как в прототипе, пропускают через устройство для турбулизации, при градиенте напряженности 0,1 В/см² и обрабатывают в течение 15 с, при этом наступает полное обеззараживание воды (0 мт/мл). Условия обработки воды и результаты представлены в таблице.

П р и м е р ы 2-6 осуществляют аналогично примеру 1. Условия обработки воды и результаты представлены в таблице.

Сравнение интенсивности процесса обеззараживания по предлагаемому и известному способу показывает, что предлагаемый способ позволяет достичь 100% -ной степени обеззараживания в 4 раза быстрее, чем в известном способе, причем при более низких значениях градиента напряженности электрического поля.

Формула изобретения

1. Способ очистки воды от микроорганизмов, включающий ее электрообработку в электролизере, отличающийся тем, что электрообработку ведут в турбулентном режиме при градиенте напряженности электрического поля не менее 0,01 В/см².

2. Устройство для очистки воды от микроорганизмов, содержащее корпус и электроды, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде трубы из диэлектрического материала или внутри покрытой диэлектрическим материалом, электроды выполнены в виде усеченных конусообразных патрубков, установленных коаксиально в корпусе и соединенных между собой меньшими основаниями с помощью муфты, выполненной из диэлектрического материала, при этом пространство между корпусом и электродами заполнено инертным твердым водонерастворимым диэлектрическим материалом.