Способ очистки воды

 

Изобретение относится к электрохимии и может быть использовано в технологии очистки технических и природных вод от загрязнений. Очистка воды осуществляется электрокоагуляцией с использованием асимметричного переменного тока с различной амплитудой и длительностью прямого и обратного импульса. Используют переменный ток с периодом, состоящим из интервалов прямого тока и паузы, обратного тока и второй паузы, причем длительность импульсов и пауз устанавливают в функции концентрации загрязняющих веществ в воде. 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к электрохимии и может быть использовано в технологиях очистки технических и природных вод от загрязнений.

Известен способ очистки воды электрокоагуляцией при наложении переменного электрического тока на постоянный [1] Недостатком способа очистки воды являются высокие энергозатраты на проведение процесса, что обусловлено пассивацией электродов в ходе процесса.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ очистки воды [2] который и рассматривается в качестве прототипа.

Способ очистки состоит в электрокоагуляции с использованием асимметричного переменного тока с различной амплитудой и длительностью прямого и обратного импульса тока.

Недостатком прототипа являются высокие энергозатраты, что обусловлено увеличенным временем проведения процесса очистки.

Изобретение направлено на решение задачи снижения затрат электроэнергии на проведение процесса очистки воды, что является целью изобретения.

Снижение энергозатрат достигается тем, что в способе очистки воды электрокоагуляцией с использованием асимметричного переменного тока с различной амплитудой и длительностью прямого и обратного импульса тока, используют переменный ток с периодом, состоящим из интервалов прямого тока, паузы, обратного тока и второй паузы, причем длительность интервалов паузы устанавливают в функции концентрации загрязненных веществ в воде.

Существенным отличием, характеризующим изобретение, является снижение энергозатрат на проведение процесса очистки за счет уменьшения среднего тока электродов (плотности тока) и времени проведения процесса. Неоднородное электрическое поле между электродами обеспечивает интенсивную коагуляцию и флотацию загрязнений. Затраты электроэнергии могут быть снижены на 20 25% по сравнению с известными способами очистки. Снижение энергозатрат на проведение процесса очистки воды является полученным техническим результатом, обусловленным выполнением новых действий, в способе, т.е. отличительными признаками. Таким образом, отличительные признаки заявляемого способа очистки воды являются существенными.

На фиг.1 приведена кривая тока между электродами: t время; τ₁ длительность импульса прямого тока; τ₂ пауза; τ₃ длительность импульса обратного тока; τ₄ пауза; i ток электродов.

На фиг.2 изображена схема устройства электропитания, обеспечивающего питание электрокоагулятора переменным током по заявляемому способу.

Способ очистки воды электрокоагуляцией реализуется следующим образом. Через электроды пропускают асимметричный переменный ток с различной амплитудой и длительностью прямого и обратного импульса тока. Используют переменный ток с периодом, состоящим из интервалов прямого тока, паузы, обратного тока и второй паузы. Длительность интервалов паузы устанавливают в функции концентрации загрязняющих веществ в воде.

Устройство для реализации способа очистки воды содержит подключенный к трехфазной сети переменного тока через силовой трансформатор 1 трехфазный мост на диодах 2 7, выходные выводы которого соединены через транзисторы 8 и 9, средняя точка соединения транзисторов подключена к первому электроду электрокоагулятора 10, второй электрод которого соединен с нулевым выводом вторичной обмотки трансформатора, к управляющим электродам транзисторов подключены выводы блока управления транзисторами 11.

Устройство работает следующим образом. Переменное напряжение питающей сети выпрямляется диодами моста 2 7. Прямой импульс тока между электродами электрокоагулятора формируется при включении транзистора 8. При запирании транзистора 8 имеет место пауза в работе электрокоагулятора. Обратный импульс тока формируется при включении транзистора 9. После запирания транзистора 9 в работе устройства имеет место вторая пауза. Управление транзисторами 8,9 осуществляется блоком управления 11, который формирует управляющие импульсы отпирания транзисторов 8,9, равные длительности прямого и обратного импульса тока электрокоагулятора. Блок управления 11 может быть выполнен по любой из известных схем, обеспечивающих формирование импульсов управления транзисторами с регулируемой длительностью и паузой.

Очистка загрязненной закалочными маслами воды осуществлялась в электрокоагуляторе с горизонтальными растворимыми электродами из стали, выполненными в виде плоских спиралей с различным шагом для нижнего (катод) и верхнего (анод) электродов. Сравнение вариантов процесса очистки приведено в таблице. Вариант 1 соответствует способу очистки, выбранному за прототип, τ₁ 60 c, τ₃ 30 c, вариант 2 соответствует характеристикам процесса τ₁ 60 c, τ₂ 15 c, τ₃ 20 c, τ₄ 40 с, вариант 3 соответствует характеристикам процесса τ₁ 60 c, τ₂ 10 c, τ₃ 20 c, τ₄ 30 с. Амплитуда прямого импульса тока во всех вариантах равнялась 1,5 А, амплитуда обратного импульса тока 2,5 А. Расстояние между электродами составляло 10 мм.

По сравнению с прототипом при достижении одинакового эффекта очистки воды время проведения процесса сокращается на 30 50% Общие затраты электроэнергии уменьшаются на 20 25% Может быть повышено и качество очистки за счет уменьшения конечной концентрации загрязнений в воде. Эффект снижения энергозатрат достигается обеспечением лучших условий коагуляции и флотации загрязняющих веществ за счет уменьшения среднего тока электродов и времени проведения процесса. При увеличении концентраций загрязнений в воде интервалы пауз в токе электродов уменьшают, а при снижении концентрации увеличивают.

Формула изобретения

1 Способ очистки воды электрокоагуляцией с использованием асимметричного переменного тока с различной амплитудой и длительносью прямого и обратного импульсов тока, отличающийся тем, что используют переменный ток с периодом, состоящим из интервалов прямого тока, первой паузы, обратного тока и второй паузы, длительность интервалов первой и второй пауз устанавливают в функции концентрации загрязняющих веществ в воде, причем при увеличении концентрации загрязняющих веществ длительность интервалов первой и второй пауз пропорционально уменьшают, а при снижении концентрации пропорционально увеличивают.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3