Способ очистки воды

 

Изобретение относится к электрохимии и может быть использовано в технологиях очистки природных и технических вод от загрязнений. Очистку воды осуществляют электрокоагуляцией при подаче на электроды пакетов импульсов напряжения, модулированных по амплитуде и разделенных паузами, при периодическом изменении полярности напряжения на электродах путем подачи пакетов импульсов прямой и обратной полярности. 1 ил., 1 табл.

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

Известен способ очистки воды электрокоагуляцией при наложении переменного электрического тока на постоянный (авт. св. СССР N 872461 кл. C 02 F 1/46. О. Г. Передерин. Способ очистки сточных вод. Б. И. 1981, N 38).

Недостатком способа очистки воды являются низкая эффективность, что обусловлено снижением качества очистки в течение времени процесса.

Известен способ очистки воды электрокоагуляцией с использованием асимметричного переменного тока различной длительностью и амплитудой прямого и обратного импульса тока (авт. св. СССР N 981240, кл. C 02 A 1/46. Т. И. Халтурина. Способ очистки сточных вод от нефтепродуктов. Б. И. 1982, N 46).

Недостатком способа очистки воды являются низкая эффективность, что обусловлено снижением качества очистки в течение времени процесса.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ очистки воды (авт. св. СССР N 929582, кл. C 02 F 1/46. В.В. Ковалев. Способ очистки сточных вод. Б. И. 1982, N 19), который и рассматривается в качестве прототипа.

Способ очистки состоит в обработке воды электролизом-электрокоагуляцией с периодическим изменением полярности напряжения на электродах.

Недостатком прототипа является недостаточно высокая эффективность очистки, что обусловлено неоптимальной формой тока через электроды и снижением качества очистки в течение времени процесса из-за их пассивации.

Изобретение направлено на решение задачи повышения эффективности (качества) очистки воды, что является целью изобретения.

Повышение эффективности очистки достигается тем, что в способе очистки воды электрокоагуляцией с периодическим изменением полярности напряжения на электродах, на электроды подают пакеты импульсов напряжения, модулированных по амплитуде с регулируемой длительностью и паузой между пакетами, а изменение полярности напряжения на электродах осуществляют изменением числа пакетов импульсов прямой и обратной полярности, причем число пакетов импульсов прямой и обратной полярности, длительность и интервал паузы между пакетами импульсов устанавливают в функции концентрации загрязняющих веществ в воде.

Существенным отличием, характеризующим изобретение, является повышение эффективности очистки воды за счет оптимизации формы тока электродов, уменьшения времени очистки, снижения расхода электроэнергии и повышения качества. Использование заявляемого способа позволяет уменьшить пассивацию электродов, обеспечить формирование неоднородного электрического поля в пространстве между электродами, что способствует эффективной коагуляции загрязнений и обеспечивает регулирование интенсивности образования пузырьков газа при электролизе и регулирование их размеров. При этом затраты электроэнергии могут быть снижены по сравнению с известными способами на 20-25% время проведения процесса на 15-20% качество очистки повышено на 1,5-3,5% Повышение эффективности очистки воды являются полученным техническим результатом, обусловленным выполнением новых действий и их последовательностью, т. е. отличительными признаками. Таким образом, отличительные признаки являются существенными.

На чертеже приведена форма напряжения, прикладываемого к электродам электрокоагулятора. Обозначения на чертеже следующие: τ₁ длительность пакета импульсов напряжения прямой полярности; τ₂ длительность паузы между пакетами импульсов; τ₃ длительность пакета импульсов напряжения обратной полярности; τ₄ длительность импульса напряжения в пакете; τ₅ пауза между импульсами в пакете; t время; U₁ амплитуда первого импульса в пакете импульсов; U₂ амплитуда последнего импульса в пакете импульсов напряжения;
u напряжение между электродами электрокоагулятора.

Способ очистки воды реализуется следующим образом.

На электроды подают пакеты импульсов напряжения, модулированных по амплитуде. Длительность пакета импульсов, интервал паузы между пакетами импульсов и их число регулируют в функции концентрации загрязняющих веществ. Полярность напряжения на электродах изменяют путем изменения числа пакетов импульсов прямой и обратной полярности. Число пакетов импульсов напряжения прямой и обратной полярности (частоту изменения полярности напряжения на электродах) устанавливают в функции концентрации загрязняющих веществ в воде.

Очистка воды от нефтепродуктов осуществлялась в коагуляторе с горизонтальными перфорированными растворимыми электродами из алюминия. Сравнение вариантов процесса очистки приведено в таблице. Вариант 1 соответствует очистке по исходному способу, вариант 2 соответствует следующим характеристикам процесса: τ₁ 5 мс; τ₂ 15 мс; τ₃ 5 мс; τ₄ 50 мкс; τ₅ 5 мкс; U₁ 0,5 B; U₂ 15 B; число пакетов прямой n₁ и обратной полярности n₂ 500; вариант 3 соответствует характеристикам: τ₁ 10 мс; τ₂ 10 мс; τ₃ 10 мс; τ₄ 50 мкс; τ₅ 45 мкс; U₁ 0,5 B; U₂ 15 B; n₁ 600; n₂ 400 (см. таблицу).

Расстояние между электродами электрокоагулятора во всех вариантах составляет 8,0 мм. Прямая полярность напряжения соответствует отрицательному напряжению на нижнем электроде (катод) и положительному на верхнем (анод). Напряжение между электродами в исходном варианте равно 12 B, время приложения к электродам прямого и обратного напряжения 1 мин.

При очистке воды по предлагаемому способу практически не происходит пассивация электродов. Электроды сохраняют естественный металлический блеск при большом числе циклов очистки. При очистке по способу, выбранному за прототип, электроды покрываются темным налетом в течение 8-10 циклов (30 мин).

По сравнению с прототипом затраты электроэнергии при очистке воды в среднем могут быть снижены на 20-25% а время проведения процесса уменьшено на 15-20% Повышается и качество очистки воды на 1,5-3,5% (снижается конечная концентрация загрязняющих веществ при максимальном времени цикла). Эффект достигается обеспечением лучших условий коагуляции и флотации загрязняющих веществ (неоднородность электрического поля между электродами, изменение структуры процесса газовыделения, отсутствие пассивации электродов и т. д.).

Источник питания электрокоагулятора, обеспечивающий проведение процесса, выполнен на основе источника импульсного напряжения с промежуточным преобразованием частоты.

Формула изобретения

Способ очистки воды электрокоагуляцией с периодическим изменением полярности напряжения на электродах, отличающийся тем, что на электроды подают пакеты импульсов напряжения, модулированных по амплитуде, пакеты импульсов разделены паузами, а периодические изменения полярности напряжения на электродах осуществляют подачей пакетов импульсов прямой и обратной полярности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2