Устройство для электрохимической очистки питьевой воды

Авторы патента:

ЛАЗЕР Илья Маркович (RU)

Шмидт Дмитрий Андреевич (RU)

C02F1/463 - Обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод (разделение вообще B01D; специальные устройства на судах для обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, например для получения питьевой воды B63J; добавление к воде веществ для предотвращения коррозии C23F; обработка жидкостей, загрязненных радиоактивными веществами G21F 9/04)

Владельцы патента RU 2540303:

Открытое акционерное общество "Авангард" (RU)

Изобретение относится к средствам обеспечения питьевого водоснабжения, в частности к устройствам для электрохимической очистки питьевой воды, и может быть использовано в бытовых условиях для доочистки водопроводной воды и доведения ее санитарно-эпидемиологических, физико-химических и органолептических свойств до соответствия требованиям, предъявляемым к питьевой воде, а также для очистки природных вод. Устройство для электрохимической очистки питьевой воды содержит реактор 1 с расположенным в нем над его дном пакетом электродов 3, состоящим из катодов и, по меньшей мере, одного растворимого анода, и источник питания 2, выходы которого соединены с пакетом электродов, при этом боковые зазоры пакета электродов закрыты межэлектродными прокладками 4, выполненными из диэлектрического материала. На верхнем торце пакета электродов симметрично относительно его боковых граней установлена накладка 5. Накладка выполнена с перфорацией из металлического или диэлектрического материала. Техническим результатом является увеличение срока работы растворимых электродов, повышение экономичности за счет снижения потерь материала растворимых электродов, неизбежных при механической зачистке, и снижение трудозатрат на обслуживание устройства при сохранении высокого качества очистки обрабатываемой воды и простоте конструкции устройства. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

Известны бытовые очистители воды, реализующие в своей работе сорбционные и мембранные процессы. Их существенными недостатками являются накопление вредных примесей с последующим их попаданием в обрабатываемую воду, а также деионизация обрабатываемой воды.

Наиболее эффективно очищают воду устройства, использующие электрохимические методы очистки воды от антропогенных примесей в проточном или непроточном режимах.

Известно, что все процессы электролиза сопровождаются образованием газов на электродах: водорода на катоде, атомарного кислорода на аноде. Наличие в приэлектродном пространстве газов (например, кислорода у анода) ускоряет пассивацию, которая заключается в блокировании электродов поверхностными отложениями, что увеличивает электрическое сопротивление в электродных ячейках и тормозит электродные реакции. Аноды пассивируются в результате образования на их поверхности тонких и малозаметных окисных пленок при сорбции на анодах кислорода и других компонентов, которые, в свою очередь, сорбируют частицы водных примесей (соли жесткости). Процесс пассивации растворимых анодов является существенным недостатком электрофлотокоагуляции, так как снижает выработку активного коагулянта, нарушает стабильность физико-химических и органолептических свойств обработанной воды в процессе длительной эксплуатации установки, сокращает периоды между заменой электродного блока.

Известно, что для борьбы с пассивацией разработан ряд конструктивных мер, используемых на практике: ультразвуковая очистка электродов, вибрация, встряхивание, высокая скорость воды в межэлектродном пространстве при напорном режиме или за счет рециркуляции, однопоточная схема движения воды, механическая обработка электродов скребками, продувка межэлектродного пространства газом, вращающийся растворимый анод и другие (С.В. Яковлев и др. // Технология электрохимической очистки воды. Л., Стройиздат, 1987, с.119).

Известно устройство для очистки воды электрокоагуляцией, в котором при вращении перфорированных анода и катода под действием центробежной силы в центральной части устройства давление понижается, а в периферийной - повышается, вследствие чего вода поступает в отверстия, выполненные в электродах, и выходит в радиальном направлении, многократно циркулируя в межэлектродном пространстве. Перфорация катода и анода, а также многопоточная циркуляция обрабатываемой воды способствуют более эффективному растворению электродов за один оборот и замедлению процесса их пассивации (авторское свидетельство SU 857006 A1, C02F 1/463, 1981). Однако устройство имеет достаточно сложную конструкцию, обусловленную наличием двигателя и необходимостью герметизации узла, обеспечивающего вращение электродов.

Известно устройство для электрообработки воды в установке получения питьевой воды методом электрохимической коагуляции (патент RU 2390499 C2, C02F 1/463, 2010). Устройство содержит электродный блок, выполненный в отдельном корпусе, подводящий и отводящий водоводы, источник питания. Электродный блок выполнен из двух групп электродов - растворимых и нерастворимых, при этом нерастворимая группа электродов, являющихся общим катодом, выполнена в виде корпуса электродного блока, имеющего карманы с параллельными стенками, внутри которых расположены параллельно друг другу растворимые аноды и растворимые электроды, не соединенные непосредственно с источником питания. Корпус из нержавеющей стали выполнен разборным и водонепроницаемым, растворимые электроды, не соединенные непосредственно с источником питания, выполнены из железных пластин, растворимые аноды выполнены из алюминиевых пластин, при этом соотношение площадей железных и алюминиевых пластин не превышает 1:1. Конструкция устройства позволяет выбрать толщину электродов достаточно малую для эффективного использования материала электродов, до необходимости их замены (использовать одноразовые электроды), что исключает периодическую механическую зачистку поверхности электродов от наслоений, затрудняющих выход материала электродов в воду, снижает материалоемкость растворимых электродов и трудозатраты на обслуживание устройства. Недостатком данного технического решения является низкая механическая прочность конструкции, обусловленная использованием тонких одноразовых растворимых электродов, в то время как исходная вода для электрообработки поступает в электродный блок под давлением.

Известно устройство для реализации способа электрохимической очистки воды путем пропускания ее внутри межэлектродных пространств пакета параллельных растворимых электродов с периодическим изменением полярности одновременно в проточном и непроточном режимах. Для этого межэлектродные пространства через одно перекрывают для создания непроточного режима очистки жидкости. При смене полярности электродов перекрывают ранее открытые межэлектродные пространства (авторское свидетельство SU 1165639 A, C02F 1/46, 1985). Такой прием в течение ограниченного времени может быть эффективным, однако, поскольку переполюсовку осуществляют в пакете растворимых электродов, то обе группы пакета (т.е. катоды и аноды) должны быть изготовлены из одного металла, например сплава алюминия. При этом наблюдается пассивация обеих групп пакета, сопровождающаяся существенным падением выхода активного иона алюминия и, в итоге, необходимостью полной замены пакета растворимых электродов. При выполнении катодов пакета растворимых электродов из сплавов железа, а анодов из сплавов алюминия какая-либо переполюсовка становится нежелательной. Кроме того, в проточном режиме очистки воды имеет место постоянный подвод к аноду и осаждение на нем солей жесткости, которые препятствуют растворению анода и тем самым снижают степень очистки воды. Устройство имеет достаточно сложную конструкцию и процесс очистки сложен в практической реализации при создании одновременно проточного и непроточного режимов в каждой паре соседних межэлектродных пространств, а также при обеспечении изменения режимов при переключении полярности электродов. Использование известного способа электроочистки воды в бытовых условиях представляет большую сложность.

Известно устройство для электрохимической очистки питьевой воды (патент RU 2203227 C2, C02F 1/463, C02F 1/465, 2003), в нижней части которого расположен электродный блок, содержащий три группы электродов, две из которых образуют пакет электродов электрокоагуляции. Третья группа представлена анодом электрофлотации. Электроды соединены через коммутирующее устройство с источником питания. Соответственно, при электрокоагуляции с отрицательным полюсом источника питания соединены катоды пакета электродов, а с положительным - аноды. При электрофлотации посредством коммутирующего устройства к положительному полюсу источника питания подключен анод электрофлотации, катоды пакета электродов отключены от источника питания, а полярность анодов пакета изменена на противоположную, в результате они становятся катодами группы электродов электрофлотации. В соответствии с законами электрохимии при этом происходит насыщение водородом (наводороживание) указанных электродов и их активирование (депассивация). Известное техническое решение позволяет поддерживать электроды, осуществляющие электролитическую коагуляцию, в активированном состоянии, задерживая развитие пассивации, что позволяет стабилизировать физико-химические и органолептические свойства обрабатываемой воды на высоком уровне в течение срока, соизмеримого со сроком растворения анодов пакета электродов коагуляции. Недостатком устройства является достаточная сложность конструкции, обусловленная необходимостью изменения режимов при переключении полярности электродов. Переполюсовка, то есть очистка электрода выделяющимся водородом, приводит также к избыточному генерированию водорода в период протекания процесса элктрофлотации и изменению водородного показателя (pH) водной среды.

Известно «Устройство для электрохимической очистки питьевой воды» (патент RU 2398742 C2, C02F 1/463, C02F 1/465, 2010). Одной из задач, поставленных в данном изобретении, является увеличение срока работы растворимых электродов за счет «торможения» процесса их пассивации. Устройство содержит источник питания, который преобразует напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока, и емкость реактора с расположенным в ней пакетом электродов с растворимым анодом на основе алюминия, причем в нижней части емкости реактора параллельно пакету электродов с растворимым анодом расположен пакет электродов с нерастворимым анодом. В данном техническом решении используются два режима работы устройства для осуществления процесса активной коагуляции при включении пакета электродов с растворимым анодом и процесса активной флотации при выключении пакета электродов с растворимым анодом и включении пакета электродов с нерастворимым анодом.

Недостатком устройства является неравномерность процесса очистки воды на разных уровнях объема реактора, что оказывает влияние на свойства обработанной воды. Процесс активной электрокоагуляции, протекающий при включении пакета электродов с растворимым анодом, замедляется за счет уменьшения потока воды, поднимающегося в межэлектродное пространство через нижние зазоры пакета электродов, что вызвано поступлением воды в межэлектродное пространство через боковые зазоры пакета электродов, причем с разной скоростью на разных по высоте уровнях, что приводит к неравномерному отложению солей жесткости на растворимых электродах и сокращению срока их активной работы.

Циклическое перемещение водных слоев в верхней части блока растворимых электродов происходит с большей скоростью, чем циклическое перемещение потоков воды, опускающихся на большую глубину, что может привести к изменению минерального состава верхних слоев воды и изменению состава воды в целом.

Для осуществления процесса активной флотации в известном изобретении дополнительно используют пакет электродов с нерастворимым анодом. В результате электролиза с резко возрастающей концентрацией газа возникают тонкодиспергированные пузырьки газа, в основном электролитический водород, переизбыток которого приводит к изменению водородного показателя (pH) водной среды. Для каждого региона характерен свой водородный показатель воды, поэтому при дополнительном насыщении обработанной воды водородом ее кислотность повышается и может не соответствовать требованиям, предъявляемым к питьевой воде.

Расположенный в емкости реактора пакет электродов с нерастворимым анодом, а также сложный источник питания, который дополнительно оснащен блоком делителя частоты, блоком переключения напряжения питания с пакета электродов с растворимым анодом, работающих только в режиме электрокоагуляции, на пакет электродов с нерастворимым анодом, подключаемых по завершении режима электрокоагуляции, усложняют конструкцию устройства по патенту RU 2398742 C2.

Из известных устройств по конструкции наиболее близким к заявленному изобретению является «Устройство для электрохимической очистки питьевой воды» (патент RU 2452690 C1, C02F 1/463, C02F 1/465, 2012). Устройство содержит реактор с расположенным в нем над его дном пакетом электродов, состоящим из катодов и, по меньшей мере, одного растворимого анода, и источник питания, выходы которого соединены с пакетом электродов. Боковые зазоры пакета электродов закрыты межэлектродными прокладками, выполненными из диэлектрического материала в виде сплошной рейки с пазами для крепления электродов. Обрабатываемая вода с более высокой скоростью поднимается в межэлектродное пространство только через нижние зазоры пакета электродов и процесс коагуляции ускоряется за счет увеличения количества циклов прохождения очищаемой воды через весь блок электродов. Очистка воды в целом происходит равномерно по всему объему реактора и с большей скоростью, что приводит к повышению эффективности очистки обрабатываемой воды и улучшению ее физико-химических и органолептических свойств при упрощении конструкции устройства. Движение потоков воды происходит по одинаковым циклам, что исключает возможность изменения минерального состава верхних слоев воды и изменения состава содержащихся в ней микроэлементов, исключает возможность сильного изменения кислотности обработанной воды.

Указанное устройство по патенту RU 2452690 C1 принимается за прототип.

Работа выбранного за прототип устройства сопровождается окислением электрода (алюминиевого анода), его пассивацией и осаждением на нем солей жесткости, создающими необходимость периодической механической зачистки поверхности центрального электрода наждачной бумагой (скребком, кордщеткой и т.п.) от наслоений, затрудняющих выход материала электрода в воду. В техническом решении по патенту RU 2452690 C1 перекрытие боковых зазоров пакета электродов обеспечивает движение потоков воды в межэлектродном пространстве снизу вверх по принципам движения жидкой среды в плоской трубе, что приводит к неравномерному распределению отложений солей жесткости на электродах, сокращению срока работы растворимого электрода и усложняет обслуживание устройства.

Целью изобретения является увеличение срока работы растворимых электродов, повышение экономичности за счет снижения потерь материала растворимых электродов, неизбежных при механической зачистке, и снижение трудозатрат на обслуживание устройства при сохранении высокого качества очистки обрабатываемой воды и простоте конструкции устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для электрохимической очистки питьевой воды, содержащем реактор с расположенным в нем над его дном пакетом электродов, состоящим из катодов и, по меньшей мере, одного растворимого анода, и источник питания, выходы которого соединены с пакетом электродов, а боковые зазоры пакета электродов закрыты межэлектродными прокладками, выполненными из диэлектрического материала, на верхнем торце пакета электродов симметрично относительно его боковых граней установлена накладка. Накладка выполнена с перфорацией из металлического или диэлектрического материала.

Известно, что при включении пакета электродов основную нагрузку несут аноды. На них в процессе электролиза образуются активные ионы металла анода (в основном, алюминия), которые в межэлектродном пространстве образуют молекулы гидроксида алюминия - основного коагулянта при электрохимической обработке воды. Одновременно идет электролиз обрабатываемой воды. В результате электролиза воды на анодах выделяется атомарный кислород, способствующий окислению растворимых электродов и образованию тонких окисных пленок Al₂O₃, которые сорбируют частицы водных примесей. С увеличением времени электролиза растворимые соли жесткости, обычно присутствующие в воде (в первую очередь ионы Ca²⁺ и Mg²⁺), превращаются в мало растворимые карбонаты и выпадают в осадок, усугубляя пассивацию растворимых электродов.

В предложенном устройстве, как и в прототипе, обрабатываемая вода поступает в межэлектродное пространство только через нижние зазоры пакета электродов и поднимается вверх по принципам движения ламинарного потока в плоской трубе. Поскольку при ламинарном потоке пристеночные слои движутся с минимальной скоростью, возникают условия к появлению градиента, перпендикулярного потоку, при этом скорость потока в центре трубы является максимальной. В результате отложение солей жесткости и образование наслоений на аноде будет происходить неравномерно по фронтальной поверхности анода, и в большей степени - вдоль боковых граней электрода вблизи межэлектродных прокладок. Неравномерное распределение наслоений на поверхности анода приведет к скорейшему снижению активности растворимого электрода и эффективности работы устройства в целом, что приведет к необходимости чаще проводить зачистку анода.

Накладка, установленная на верхнем торце пакета электродов симметрично относительно его боковых граней, создает гидравлическое сопротивление потоку, то есть выполняет роль гидравлического «тормоза». Скорость потока в межэлектродном пространстве выравнивается - снижается в центре потока и увеличивается около боковых зазоров пакета электродов. Накладка с оригинальной перфорацией позволяет более равномерно изменить скорость поднимающегося потока воды в его горизонтальном сечении. Отложение солей жесткости около боковых граней анода снижается, осаждение происходит равномерно и более тонким слоем по всей площади электрода, что увеличивает эффективную поверхность, замедляет процесс снижения его активности и позволяет реже проводить периодические механические зачистки. В результате увеличивается срок работы анодов, повышается экономичность за счет снижения потерь материала растворимых электродов, неизбежных при механической зачистке и снижаются трудозатраты на обслуживание устройства.

Выполнение накладок из металлического или диэлектрического материала обусловлено наличием сырья, потребностями производства или экономическими выгодами на момент изготовления.

Технический результат достигается при сохранении высокого качества очистки обрабатываемой воды и простоте конструкции устройства. Техническое решение исключает возможность изменения кислотности за счет переизбытка электролитического водорода, физико-химических и органолептических свойств обработанной воды, ее минерального состава и содержащихся микроэлементов (по сравнению с прототипом). Уменьшение отложений на растворимых электродах, в некоторой степени, даже снижает солевое обеднение обработанной воды.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется графическими материалами и фотографиями:

Фиг.1 - схема движения обрабатываемой воды, в реакторе устройства для электрохимической очистки питьевой воды;

Фиг.2 - пакет электродов с накладкой на верхнем торце;

Фиг.3 и Фиг.4 - варианты исполнения перфорации накладки (гидравлического «тормоза»);

Фиг.5 - график распределения скорости потока в координатах z, x;

Фиг.6 - графики распределения скорости потока и гидравлического сопротивления потоку в межэлектродном пространстве;

Фиг.7 - фотография растворимого анода устройства-прототипа со следами боковых отложений солей жесткости;

Фиг.8 - фотография растворимого анода предлагаемого устройства.

Устройство для электрохимической очистки питьевой воды содержит реактор 1 (фиг.1) и источник питания 2, выходы которого соединены с пакетом электродов 3, расположенным над дном реактора. Пакет электродов 3 состоит из катодов 6 (фиг.2) и, по меньшей мере, одного растворимого анода 7. Боковые зазоры пакета электродов 3 сверху донизу закрыты межэлектродными прокладками 4, изготовленными из диэлектрического материала, например специального пластика, который в течение всего срока службы инертен и не влияет на качество воды. Межэлектродные диэлектрические прокладки могут быть выполнены в виде сплошной рейки с пазами, позволяющими осуществить крепление электродов в пакет блока электродов 3 и зафиксировать катодные и анодные пластины на рассчитанном друг от друга расстоянии, при этом боковые пазы рейки жестко фиксируют катодные пластины (жесткая посадка), а посадка анодной пластины в центральный паз является свободной. Катоды могут быть выполнены в виде прямоугольной конструкции с непрерывными линиями боковых граней и сплошной фронтальной поверхностью. Катоды 6 изготовлены из нержавеющей стали, анод 7 - из сплава на основе алюминия. На верхнем торце пакета электродов 3 симметрично относительно его боковых граней установлена накладка 5 (фиг.1, фиг.2). Накладка 5 выполнена с перфорацией 8, при этом площадь отверстий перфорации 8 увеличивается от центра накладки 5 по направлению к боковым граням пакета электродов 3. Возможны различные варианты исполнения перфорации 8 (фиг.3, фиг.4), создающие необходимое гидравлическое сопротивление потоку воды для создания равномерного распределения скорости потока по горизонтальному сечению межэлектродного пространства. Накладка 8 изготовлена из упругого металлического или диэлектрического материала, позволяющего обеспечить ее жесткое крепление на катодах 6 за счет силы трения.

Устройство работает следующим образом.

В емкость реактора 1 (фиг.1) устройства для электрохимической очистки питьевой воды заливают исходную воду до рассчитанного уровня. Включают источник питания 2 и на пакет электродов 3 подают напряжение, как правило, равное 12÷36 вольт, сила тока несколько ампер. Катоды 6 (фиг.1, фиг.2) пакета электродов 3 выделяют в воду электролитический водород, а алюминиевый анод 7 растворяется, выделяя ионы алюминия в водном растворе. Образуется гидроксид алюминия, который коагулирует, собирая из воды вредные примеси, и в виде хлопьев поднимается (флотирует) под действием электролитического водорода к поверхности. Одновременно на аноде 7 образуются атомарный кислород и озон, которые активно окисляют органические примеси и обеззараживают воду и вместе с электролитическим водородом способствуют процессу электрофлотации. Пузырьки водорода и кислорода, захватывая частички мельчайших взвесей и хлопья коагулянта, поднимаются вверх, осуществляя процессы флотации. С помощью газовых пузырьков, образующихся в процессе электролиза, флотируются практически все тонкодисперсные взвеси веществ, гидроксиды тяжелых металлов, полимеры, жиры, масла, нефтепродукты в силу большой адгезивной способности молекул Al(OH)₃.

Вода, проходя между электродами 6, 7, насыщается гидроксидами металла анода 7 и пузырьками газов - водорода и кислорода. Образующиеся приэлектродные газы создают течение жидкости в межэлектродном пространстве, так как по мере подъема вверх, плотность результирующего потока с газовыми фракциями и давление в межэлектродном пространстве уменьшаются. Ламинарное течение обрабатываемой воды в пространстве между электродами создает условия для перемешивания воды с пузырьками газа, мицеллами и хлопьями гидроксида металла анода 7, как электрода коагуляции. Вода, проходящая между электродами 6, 7 и подвергающаяся очистке за счет процессов электрокоагуляции и электрофлотации, поднимается вверх и вместе со шламом выходит через верхние зазоры пакета электродов 3. Шлам всплывает на поверхность, а поток воды естественным образом попадает в свободный, не занятый электродами 6, 7 объем корпуса реактора 1. В свободном объеме поток жидкости распространяется параллельно поверхности воды, а затем опускается к дну свободной зоны реактора 1. У дна корпуса реактора 1 через нижние зазоры пакета электродов 3 поток втягивается в межэлектродное пространство. Высокая степень очистки обрабатываемой воды обеспечивается за счет того, что вода многократно проходит между электродами 6, 7 благодаря образованию конвекционных потоков. Круговорот воды в реакторе 1 поддерживается непрерывно во время подачи напряжения на электроды и некоторое время после снятия напряжения.

После рассчитанного времени электрокоагуляции (активный режим) источник питания 2 автоматически отключает пакет электродов 3 и в емкости реактора 1 протекает процесс отстаивания обработанной воды. Поскольку плотность хлопьев коагулянта меньше плотности воды, а также обработанная вода содержит мельчайшие пузырьки электролитического водорода и кислорода, процесс отстаивания продолжает сопровождаться флотацией (пассивный режим). В результате, практически все хлопья коагулянта (шлама) и тонкодисперсных взвесей собираются на поверхности обработанной воды.

В процессе электролиза также происходит окисление анода 7 атомарным кислородом с образованием малозаметной оксидной пленки, которая, в свою очередь, абсорбирует находящиеся в воде соли жесткости, значительно снижая активность растворимого анода. Количество образовавшихся наслоений обратно скорости потока - чем ниже скорость потока, тем больше солей жесткости абсорбируется на аноде.

Ламинарный поток обрабатываемой воды в межэлектродном пространстве блока электродов 3, боковые зазоры которого закрыты межэлектродными прокладками 4, движется подобно потоку жидкости в плоской трубе. На скорость потока влияет трение между слоями жидкости за счет ее вязкости и трение пристеночной жидкости. Благодаря трению, пристеночная скорость воды приближается к нулю, а в центре потока скорость максимальна. На фиг.5 приведен график распределения скорости потока в координатах z, x. Эпюра 9 показывает изменение скорости потока воды в зависимости от координаты точки в сечении плоской трубы.

Скорость потока в плоской трубе определяется по формуле (Френкель Н.З. Гидравлика // Госэнергоиздат, М.-Л., 1956, с.191):

$u = \frac{γ^{J}}{2 μ} z (h - z)$ ,

где u - скорость потока,

J - гидравлический уклон,

γ - объемный вес жидкости,

µ - кинематический коэффициент вязкости,

h - ширина щели в плоской трубе.

Следовательно, в точке A (фиг.5) при z=0 пристеночная скорость водного потока u=0, в точке B при z=h пристеночная скорость водного потока u=0, a в центре щели плоской трубы поток движется с максимальной скоростью.

Перфорированная накладка 5, установленная на верхнем торце пакета электродов 3 симметрично относительно его боковых граней, создает гидравлическое сопротивление потоку, главным образом, в его центре, выравнивая скорости потока воды по сечению межэлектродного пространства. На фиг.6 представлены графики распределения скорости потока 9 без гидравлического «тормоза», скорости потока 10 при наличии гидравлического «тормоза» и гидравлического сопротивления потоку 11 в межэлектродном пространстве, создаваемого установленной на пакет электродов 3 накладкой 5. При наличии гидравлического «тормоза» эпюра 9 выравнивается, преобразуясь в эпюру 10 при сохранении массопереноса обрабатываемой воды. Функция гидравлического сопротивления 11 обратна функции распределения скорости потока 10 при наличии гидравлического «тормоза». В области перфорации (отверстий), выполненных в накладе, гидравлическое сопротивление потоку минимально, а в области сплошной поверхности накладки - сопротивление максимально, поэтому накладка, в которой площадь перфорации увеличивается от центра накладки по направлению к боковым граням пакета электродов, наиболее равномерно распределяет скорость потока воды по сечению межэлектродного пространства.

Фотография растворимого анода устройства-прототипа наглядно демонстрирует следы отложений солей жесткости вдоль боковых граней электрода, образовавшиеся при обработке 200 литров питьевой воды за 40 циклов работы устройства (фиг.7). На фотографии растворимого анода предлагаемого устройства (фиг.8), сделанной после обработки 200 литров питьевой воды за 40 циклов работы устройства, не выявлено следов боковых отложений, образовавшихся в результате осаждения на аноде солей жесткости, что подтверждает незначительное и равномерное образование наслоений на растворимом электроде при равном количестве обработанной воды. Периоды между необходимыми механическими зачистками пластины центрального алюминиевого электрода увеличиваются в 1,5÷2 раза.

Предложенное техническое решение позволяет поддерживать электроды, осуществляющие электролитическую коагуляцию, в активированном состоянии, задерживая развитие процесса пассивации, чем достигается поставленная цель - увеличение срока работы растворимых электродов, повышение экономичности за счет снижения потерь материала растворимых электродов, неизбежных при механической зачистке, и снижение трудозатрат на обслуживание устройства при сохранении высокого качества очистки обрабатываемой воды и простоте конструкции устройства. Устройство позволяет сохранить минеральный состав, характерный для данного региона, а также все жизненно важные микроэлементы.

Предложенное техническое решение эффективно и соответствует цели изобретения.

1. Устройство для электрохимической очистки питьевой воды, содержащее реактор с расположенным в нем над его дном пакетом электродов, состоящим из катодов и, по меньшей мере, одного растворимого анода, и источник питания, выходы которого соединены с пакетом электродов, при этом боковые зазоры пакета электродов закрыты межэлектродными прокладками, выполненными из диэлектрического материала, отличающееся тем, что на верхнем торце пакета электродов симметрично относительно его боковых граней установлена накладка.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что накладка выполнена с перфорацией.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что накладка выполнена из металлического материала.

4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что накладка выполнена из диэлектрического материала.

Изобретение предназначено для фильтрации. Фильтрационное устройство содержит картридж, определяющий зону обработки, заполненную одной или более фильтрующей средой; впуск для жидкости; выпуск для жидкости; и запорный механизм, размещенный внутри жидкостного протока через картридж и выполненный с возможностью запирания по меньшей мере одного из впуска для жидкости и выпуска для жидкости по истечении срока службы указанной по меньшей мере одной фильтрующей среды.

Фильтрующий модуль устройства для очистки жидкости (варианты) // 2540159

Изобретение относится к фильтрующим устройствам для очистки жидкости, предназначенным для доочистки водопроводной воды и других жидкостей бытового назначения. Фильтрующий модуль (варианты) устройства для очистки жидкости состоит из двух рабочих зон и по меньшей мере одного средства фиксации.

Конструкция открытой секции и водоочистной картридж // 2539153

Настоящее изобретение относится к конструкции открытой секции, через которую протекает жидкость, и к водоочистному картриджу с такой конструкцией открытой секции.

Способ очистки промышленных сточных вод и устройство для его осуществления // 2539020

Изобретение относится к области экологии, а именно к очистке промышленных сточных вод мясомолочных, масложировых, кожевенных предприятий. Способ очистки промышленных сточных вод включает их обработку смесью компонентов, образующих короткозамкнутую гальваническую пару типа анод-катод, с последующим разделением твердой и жидкой фаз.

Способ очистки сточных вод титано-магниевого производства // 2538900

Изобретение может быть использовано для очистки сточных вод титано-магниевого производства. Сточные воды смешивают и отделяют твердые взвеси в песколовке.

Способ предотвращения загрязнения грунтовых вод // 2538819

Изобретение относится к области охраны природной среды и может быть использовано для очистки поверхностных вод, используемых для подпитки водозабора. Способ заключается в расположении на дне водного канала, служащего подпиткой грунтовых вод для водозабора, фильтрующего материала слоем 1-1,5 м.

Бактерицидный материал // 2538711

Изобретение относится для стерилизации материалов, в частности к химическим средствам борьбы с микроорганизмами. Задачей изобретения является расширение сырьевых ресурсов для бактерицидных материалов.

Способ очистки сточных вод от бензина // 2538269

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано при сорбционной очистке сточных вод от бензина. Природный цеолит клиноптилолит активируют в импульсном магнитном поле с величиной магнитной индукции 11 мТл и временем активации 0,5 мин и вводят в загрязненную бензином воду.

Гетерогенный сенсибилизатор и способ фотообеззараживания воды // 2538261

Изобретение относится к химии и химической технологии, а именно к синтезу модифицированных силикагелей, содержащих ковалентно связанные с ними молекулы замещенных фталоцианинов, и их применению для фотообеззараживания воды.

Способ получения фотокатализатора sno // 2538203

Изобретение относится к способам получения фотокатализатора на основе полупроводникового оксида олова(II) для разложения азотсодержащих органических загрязнителей воды, которое может найти применение в химической промышленности при очистке сточных вод.

Модуль для совместного испарения/отгонки и абсорбции // 2540574

Изобретение предназначено для разделения текучей среды. В способе часть потока жидкой смеси испаряют, чтобы получить пар и обедненный поток жидкости. Пар вводят в соляной раствор, пригодный для экзотермической абсорбции одного или более компонентов из пара, а тепло отводят, чтобы получить по меньшей мере поток тепла и поток соляного раствора, который обогащен одним или более компонентами. Ранее отведенное тепло передают для осуществления испарения. Передача тепла связана с переходом рабочей текучей среды из газообразного состояния в жидкое состояние. Отвод тепла включает переход рабочей текучей среды из жидкого состояния в газообразное состояние. В жидком состоянии рабочая текучая среда течет только под действием одного или более из следующих факторов: сила тяжести, конвекция и капиллярность. В газообразном состоянии рабочая текучая среда течет только под действием одного или более из следующих факторов: диффузия и конвекция. Технический результат: обеспечение качественного разделения сред. 4 н. и 21 з.п. ф-лы, 9 ил., 4 табл.

Способ получения катализатора для очистки сточных вод от фенола, катализатор, полученный этим способом, и способ очистки сточных вод от фенола с использованием этого катализатора // 2540579

Группа изобретений относится к порошковой металлургии и обработке промышленных и бытовых сточных вод. Способ получения катализатора для очистки сточных вод от фенола включает азотирование при давлении азота 1,0-12,0 МПа предварительно измельченного ферросплава до размера частиц менее 160 мкм в режиме самоподдерживающегося фильтрационного горения и доазотирование в режиме объемного горения при давлении азота 0,15-10,0 МПа в течение 0,5-1,0 ч. В качестве ферросплава используют ферросиликоалюминий. В измельченный ферросплав дополнительно вводят глинозем в количестве 5,0-30,0 мас.%. Полученный азотированный сплав размалывают. Выделяют фракцию гранул с размером 0,315-2,5 мм и получают катализатор на основе сиалона. Полученный катализатор погружают в сточную воду с одновременной подачей озоно-воздушной смеси со скоростью 0,5-1,5 л/мин в течение 5-10 минут с содержанием озона 0,01-0,02 г/л. Группа изобретений позволяет получить композицию с высокой каталитической активностью, сократить продолжительность очистки сточных вод при сохранении высокой степени очистки и ресурса катализатора. 3 н.п. ф-лы, 1 табл., 8 пр.

Способ очистки жидкости // 2540609

Изобретение относится к способам очистки жидкости от примесей. Сосуд с жидкостью помещают в скрещенные постоянные магнитное и электрическое поля. Силовые линии магнитного поля направлены вертикально. Постоянный электрический ток пропускают через жидкость перпендикулярно направлению магнитного поля от центра сосуда к периферии в нижней части сосуда. Отношение объема очищаемой жидкости к напряженности магнитного поля должно быть в пределах от 0,002-0,1(л*м)/кА. Изобретение позволяет повысить эффективность очистки жидкостей с наименьшими энергозатратами. 7 табл., 5 пр.

Способ обеззараживания водных систем минерализованными промышленными водами в виде растворов гипохлорита // 2540616

Изобретение относится к области обработки промышленных и сточных вод. Способ обеззараживания сточных вод включает их обработку растворами гипохлорита, полученными в электролизере из минерализованных промышленных вод. Обработку исходной минерализованной промышленной воды с концентраций хлорид-ионов от 5 до 11 г/л проводят в бездиафрагменном электролизере при режимах обработки воды по времени 10÷30 сек и с плотностью тока на электродах 500÷750 А/м2, получают раствор гипохлорита с концентрацией активного хлора от 80 до 600 мг/л, смешивают полученный раствор гипохлорита со сточными водами в соотношении от 1:55 до 1:12 при соответствии смешанного продукта нормам ПДК и обеспечивают контакт раствора гипохлорита со сточными водами в течение не менее 30 минут для полного их обеззараживания. Изобретение позволяет утилизировать минерализованные промышленные воды в виде растворов гипохлорита, используемых для обеззараживания сточных вод. 1 пр.

Устройство для очистки поверхностных сточных вод // 2540620

Изобретение относится к устройствам очистки поверхностного стока и может быть использовано для очистки ливневых и талых вод с территорий городов и промышленных предприятий от взвешенных веществ, нефтепродуктов, органических веществ и ионов тяжелых металлов. Устройство для очистки поверхностных сточных вод включает фильтр или камеру отстаивания 1, предназначенную для предварительной очистки от грубодисперсных загрязнений, блок очистки 2, содержащий фильтрующую загрузку 4 с растительностью 5. В качестве фильтрующей загрузки 4 используют смесь грунта с цеолитом при количестве цеолита 30-50% от общего объема загрузки. Под фильтрующей загрузкой 4 размещен резервуар 6 с насыпной пустотной деформационноустойчивой загрузкой 7 для накопления очищенных сточных вод в виде гравия или щебня с пустотностью до 50%. Изобретение позволяет осуществлять круглогодичную очистку поверхностных сточных вод, копить и использовать очищенную воду в условиях холодного климата. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ получения легкой воды // 2540625

Изобретение относится к области получения воды с пониженным содержанием тяжелых изотопных видов воды из природной воды путем процессов замораживания и размораживания и может быть применено для бытовых целей. Способ получения легкой воды включает равномерное охлаждение и перемешивание природной воды до образования льда тяжелой воды, удаление смеси льда тяжелой воды и легкой воды, при этом процесс ведут в присутствии множества абразивных частиц, как размещенных свободно в зоне ведения процесса, так и нанесенных на элементы конструкции установки получения легкой воды или являющихся неотъемлемыми частями этих элементов. Изобретение обеспечивает повышение связывания льда тяжелой воды и эффективное получение легкой воды. 3 ил.

Способ электроопреснения воды и устройство для его реализации // 2540658

Изобретение относится к способам опреснения морской воды, а также засоленных подземных вод артезианских источников для бытовых и сельскохозяйственных нужд. Способ состоит в том, что для обработки заполняют водой анодную и катодную области ионистора, имеющего пористые электроды с большой внутренней поверхностью, кроме того, после заполнения водой анодного и катодного объемов ведут зарядку ионистора до напряжения меньшего, чем напряжение выделения кислорода и водорода, далее зарядку прекращают и сливают опресненную воду из полостей ионистора, после этого вновь заполняют полости электродов ионистора опресняемой водой и разряжают ионистор, накапливая электроэнергию вне ионистора, после разряда ионистора сливают рассол. Устройство для реализации способа состоит из корпуса ионистора 1, вентилей 5, 6, 9, 19, насоса 7, бака опресненной воды 8, датчика высокого уровня воды в ионисторе 10, датчика низкого уровня воды 11, пористого катода 2, пористого анода 3, преобразователя тока 12, преобразователя напряжения 13, коммутатора 14, источника напряжения 15, накопителя электроэнергии 16, устройства управления 17, сквозного отверстия 18, обеспечивающего сообщение между объемами воды в анодной и катодной части корпуса ионистора 1. Технический результат заключается в снижении энергозатрат на опреснение. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Способ умягчения и обезжелезивания воды // 2541017

Изобретение может быть использовано в водоподготовке для умягчения и обезжелезивания воды в системах водоснабжения. Способ включает обработку воды, содержащей бикарбонаты кальция и магния и гидроксид железа, сорбентом в виде фибриллированных целлюлозных волокон, содержащих, в мас.%, не менее 90% волокон с длиной не более 0,47 мм и не менее 50% волокон с длиной не более 0,12 мм, соляной кислотой с образованием дисперсии, которую затем обрабатывают карбонатом и гидроксидом натрия. Полученный композиционный материал выводят из дисперсии методом напорной флотации с получением умягченной очищенной воды. 2 з.п. ф-лы, 3 пр.

Наклонный горизонтальный осветлитель // 2541024

Изобретение относится к обработке сточных вод. Наклонный горизонтальный осветлитель содержит камеру 1 подачи исходной жидкости, средство 2 для ее распределения в ламинарный поток с горизонтальными верхней и нижней кромками, корпус с наклонными продольными параллельными стенками с последовательно размещенными в нем тонкослойными модулями, днище и камеру для осветленной жидкости 9. Тонкослойные модули состоят из наклонных пластин 5 одинаковой высоты, расположенных вдоль горизонтального направления движения потока воды. Днище выполнено в виде совокупности последовательно расположенных раздельных сборников осадка 4 в виде приямков. Верхние и нижние кромки пластин 5 модулей расположены в горизонтальных плоскостях. Изобретение позволяет отделять осадки в виде фракций и обеспечить использование последовательно расположенных тонкослойных модулей и их замену практически без нарушения процесса осветления. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Система для ультрафиолетовой дезинфекции сточной воды и питьевой воды, содержащая очистительное устройство // 2541067

Изобретение относится к системе ультрафиолетовый дезинфекции сточной и питьевой воды. Система содержит некоторое количество ультрафиолетовых излучателей (30), расположенных в трубчатых оболочках (18), которые располагаются, по существу, симметрично к продольной оси (11), также как и очищающее устройство для трубчатых оболочек (18), которое содержит следующее: по меньшей мере, одно очистительное кольцо (1) для каждой трубчатой оболочки (18), которое окружает трубчатую оболочку (18), при этом вышеуказанное, по меньшей мере, одно очистительное кольцо (1) имеет кольцо (7) скребка, упирающееся в трубчатую оболочку (18), по меньшей мере, одно приводное средство (31, 32) для приведения в движение очистительного кольца (1) в направлении продольной оси (11), питающее средство для подачи нагнетаемой жидкости под повышенным давлением от источника давления к кольцу (7) скребка. Кольцо (7) скребка вставлено в очистительное кольцо (1) с возможностью перемещения и поджима радиально в направлении трубчатой оболочки (18) под действием давления. Изобретение позволяет эффективно очищать поверхность трубчатой оболочки в процессе работы системы в течение длительного времени. 12 з.п. ф-лы, 5 ил.