УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЖИДКОСТИ Российский патент 1996 года по МПК C02F1/46 B03C5/00 

Изобретение относится к средствам очистки и стерилизации жидких сред, в т.ч. питьевой, сточных и сбросовых вод.

Известно устройство стерилизации воды, содержащее источник электрической энергии, два электрода, резервуар с входным и входным коллекторами, диэлектрический слой и газовый промежуток. Известное устройство обеспечивает генерацию ультрафиолетового излучения бактерицидного диапазона, воздействие которого на жидкую среду приводит к гибели в ней микроорганизмов, вирусов и т.д. Однако, эффективность данного процесса недостаточна, поскольку значительная часть энергии поглощается в промежуточных элементах, обеспечивающих защиту УФ-лампы от разрушения.

Цель изобретения состоит в увеличении эффективности процесса обработки жидкости.

Это достигается за счет того, что в устройстве, содержащем резервуар с входным и выходным коллекторами, источник электрической энергии, соединенный с первым и вторым электродами, причем первый, второй электpоды и первый газовый промежуток расположены в резервуаре, а первый газовый промежуток размещен между первым и вторым электродами, первый электрод погружен в обрабатываемую в резеpвуаре жидкость, а второй электрод расположен над ее поверхностью, через первый газовый промежуток, в него введен первый слой диэлектрика, расположенный между первым и вторым электродами, первый и второй электроды выполнены плоскими, первый и второй электроды выполнены цилиндрическими, зазор между электродами выполнен одинаковым, источник электрической энергии выполнен в виде генератора переменного напряжения, источник электрической энергии выполнен в виде генератора импульсов, источник электрической энергии выполнен в виде генератора однополярных импульсов, источник электрической энергии выполнен в виде генератора двуполярных импульсов, генератор выполнен с изолированным выходом, первый электрод заземлен, первый слой диэлектрика расположен на первом электроде, первый слой диэлектрика расположен на втором электроде, первый слой диэлектрика расположен на поверхности жидкости, первый слой диэлектрика выполнен из материала, прозрачного в ультрафиолетовой области спектра, первый и второй электроды выполнены равными по площади, первый и второй электроды расположены напротив друг друга, по крайней мере один из электродов выполнен по крайней мере с одним сквозным отверстием, по крайней мере один из электродов выполнен в виде сетки, резервуар выполнен открытым, резервуар выполнен закрытым, первый электрод расположен на дне резервуара, первый электрод расположен в стенке резервуара, в него введен второй слой диэлектрика, расположенный на стороне второго электрода, обращенной к первому электроду, второй слой диэлектрика выполнен выступающим за края второго электрода, второй электрод изолирован от окружающей среды вторым слоем диэлектрика, в него введен второй слой диэлектрика, расположенный на стороне первого электрода, обращенной ко второму электроду, второй слой диэлектрика выполнен выступающим за края первого электрода, первый электрод изолирован от окружающей среды вторым слоем диэлектрика, в него введен второй газовый промежуток, расположенный между первым электродом и обрабатываемой жидкостью, в него введено средство регулирования состава и/или давления первого и/или второго газового промежутка, в него введен смеситель газа с жидкостью, соединенный трубопроводами с первым и/или вторым газовым промежутком и обрабатываемой жидкостью, выход трубопровода смесителя газа с жидкостью расположен до первого электрода, выход трубопровода смесителя газа с жидкостью расположен после первого электрода, выход трубопровода смесителя газа с жидкостью расположен под первым электродом, в него введен аэратор, выход которого расположен в слое жидкости, выход аэратора расположен перед первым электродом, выход аэратора расположен после первого электрода, выход аэратора расположен под первым электродом, в него введена диэлектрическая оболочка, охватывающая первый или второй газовый промежуток.

Устройство поясняется чертежом, где на фиг.1, изображена общая схема; на фиг.2 вариант выполнения электродов в виде цилиндров; на фиг.3 вариант выполнения одного из электродов в виде сетки; на фиг.4 вариант выполнения первого газового промежутка между выступами на резервуаре; на фиг.5 вариант выполнения второго электрода плавающим на поверхности обрабатываемой жидкости.

Устройство для обработки жидкости (фиг.1) состоит из резервуара 1 с входным 2 и выходным 3 коллекторами, источника электрической энергии 4, соединенного с первым 5 и вторым 6 электродами, первого слоя диэлектрика 7 и первого газового промежутка 8, первый электрод 5 погружен в обрабатываемую в резервуаре 1 жидкость 9, второй электрод 6 расположен над ее поверхностью 10 через первый газовый промежуток 8, при этом первый слой диэлектрика 7 расположен между электродами 5 и 6, первый электрод 5 может быть расположен на дне резервуара 1, электроды 5 и 6 могут быть выполнены равными по площади, параллельными друг другу, расположенными напротив друг друга, снабжено средством 11 регулирования состава первого газового промежутка 8, снабжено смесителем 12 газа с обрабатываемой жидкостью 9, резервуар выполнен закрытым, в него введен аэратор 13, установленный во входном коллекторе 2.

На фиг. 2 изображен вариант устройства с выполнением электродов 5 и 6 в виде цилиндров.

На фиг.3 показано выполнение первого электрода 5 с отверстиями.

На фиг. 4 показано выполнение первого газового промежутка 8 между выступами резервуара 1 и возможное выполнение первого слоя диэлектрика 7 на первом электроде 5.

На фиг.5 показано выполнение второго электрода 6 плавающим, при этом на слое жидкости 9 располагается средство 14 удержания второго электрода 6 и первого слоя диэлектрика 7 первого газового промежутка 8.

На фиг.6 показан фрагмент фиг.2 в сечении. В слое жидкости 9 располагаются первый электрод 5, второй электрод 6 в первом слое диэлектрика 7. Второй газовый промежуток 15 образован слоем стекающей жидкости 9 и находится между электродами 5 и 6.

На фиг.7 показано расположение первого газового промежутка в диэлектрической оболочке 16.

Устройство работает следующим образом. От источника электрической энергии 4, соединенного с первым 5 и вторым 6 электродами, напряжение прилагается к промежутку между электродами. Этот промежуток включает в себя слой жидкости 9, первый слой диэлектрика 7 и первый газовый промежуток 8. При превышении определенной величины напряженности электрического поля происходит разряд, приводящий к возникновению излучения, генерации озона и образованию различных радикалов и ионов. Все указанные факторы воздействуют на микроорганизмы, вирусы и другие примеси в жидкости и приводят к их гибели или к уменьшению патогенности.

Выполнение первого 5 и второго 6 электродов плоскими позволяет повысить равномерность распределения напряженности электрического поля в межэлектродном пространстве и тем самым стабилизировать условия образования воздействующих факторов и повысить эффективность процесса обработки.

Один из вариантов выполнения устройства состоит в выборе цилиндрической формы первого 5 и второго 6 электродов и расположении их вертикально. В этом случае обрабатываемая жидкость может поступать снизу и переливаться через край одного из электродов 5 или 6 (фиг.2). При этом расход жидкости выбирается таким, чтобы между первым 5 и вторым 6 электродами сохранялся первый газовый промежуток 8. Наибольшая эффективность обработки при этом достигается при соосном расположении первого 5 и второго 6 электродов.

Эффективность процесса обработки жидкости может быть повышена при использовании в качестве источника электрической энергии генератора импульсов. В этом случае увеличивается вложение энергии в активно действующие факторы процесса обработки.

При выполнении заземленным второго электрода 6 на первом электроде 5, расположенном в жидкости 9, частично изменяется протекание токов и, соответственно, образование ионов и радикалов в самой жидкости. Это приводит к увеличению доли радикалов, образовывающихся непосредственно в жидкости 9. Заземление первого электрода 5 смещает это соотношение в сторону радикалов, ионов и излучения, образующегося в первом газовом промежутке 8 и, соответственно, увеличивает эффективность в тех случаях, когда объект воздействия лучше реагирует на увеличение доли излучения и т.п. из первого газового промежутка 8.

Аналогичное повышение эффективности достигается при изменении протекания токов и процессов разряда за счет расположения первого 8, второго 15 газовых промежутков, первого и второго диэлектрических слоев 7.

Расположение первого 5 и второго 6 электродов параллельно друг другу, напротив друг друга, а также равными по площади увеличивает зону максимальной напряженности электрического поля в промежутке между ними, что приводит к увеличению эффективности процесса.

Нарушение плотности одного из электродов при наличии в нем отверстий или выполнении в виде сетки увеличивает эффективную площадь и тем самым эффективность стерилизации жидкости 9.

Стабилизация газового состава при закрытом выполнении резервуара 1 обеспечивает более точное соблюдение оптимальных условий преобразования электрической энергии от источника 4 в действующие факторы обработки жидкости 9. При прямом сообщении полости резервуара 1 с атмосферой обеспечивается стабилизация состава первого газового промежутка 8 со сдвигом к составу атмосферного воздуха и снижение концентрации компонентов, образующихся в процессе работы устройства.

При расположении первого электрода на дне резервуара обработка слоя жидкости 9 происходит в более однородной с точки зрения состава концентрации и т.п. условий и с большей эффективностью.

На фиг. 1 показано дополнительно введенное в устройство средство регулирования состава 11 первого 8 и/или второго 15 газового промежутка. Оно может быть выполнено, например, в виде газового баллона и регулятора расхода давления и т.д. в результате состав первого 8 и/или второго 15 газовых промежутков может выбираться с целью установления такого распределения воздействующих факторов, которые приводят к максимальному положительному результату.

Введение в устройство смесителя газа 12 с жидкостью 9 позволяет увеличить площадь взаимодействия стерилизующих агентов, образовавшихся в первом 8 и/или втором 15 газовом промежутке. При расположении выхода смесителя газа 12 с жидкостью 9 до (по потоку жидкости 9) первого электрода 5 компоненты газовой смеси и продукты взаимодействия вновь попадают в зону действия электрического разряда и дополнительно повышают степень стерилизации.

При расположении выхода смесителя газа 12 с жидкостью 9 после (по потоку жидкости 9) первого электрода 5 действующие факторы взаимодействуют с уже подвергшимися облучению бактериями и повышают эффективность стерилизации.

При увеличении концентрации в слое жидкости 9 кислорода и других газов за счет дополнительной установки аэратора 13 увеличивается концентрация озона, других окислителей, что приводит к дополнительному губительному воздействию на микроорганизмы.

Использование: очистка и стерилизация жидких сред, питьевой, сточных и сбросовых вод с использованием озона и ультрафиолета. Устройство для обработки жидкости состоит из резервуара 1 с входным 2 и выходным 3 коллекторами, источника электрической энергии 4, соединенного с первым 5 и вторым 6 электродами, первого слоя диэлектрика 7 и первого газового промежутка 8. Первый электрод 5 погружен в обрабатываемую в резервуаре 1 жидкость 9. Второй электрод 6 расположен над ее поверхностью 10 через первый газовый промежуток 8, при этом первый слой диэлектрика 7 расположен между электродами 5 и 6. Первый электрод 5 может быть расположен на дне резервуара 1. Электроды 5 и 6 могут быть выполнены равными по площади параллельными друг другу, расположенными напротив друг друга. Устройство снабжено средством 11 регулирования состава и/или давления первого газового промежутка 8, смесителем 12 газа с обрабатываемой жидкостью 9, резервуар выполнен закрытым, в него введен аэратор 13, установленный во входном коллекторе 2. 36 з. п. ф-лы. 7 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЖИДКОСТИ, содержащее резервуар, снабженный входным и выходным коллекторами, внутри которого расположены первый газовый промежуток, первый и второй изолированные друг от друга электроды, расположенные друг напротив друга с равным по толщине зазором между ними, причем первый электрод погружен в обрабатываемую жидкость, а второй электрод расположен над ее поверхностью через первый газовый промежуток, а также источник электрической энергии, соединенный с первым и вторым электродами, отличающееся тем, что между первым и вторым электродами расположен первый слой диэлектрика, а в качестве источника электрической энергии используют генератор переменного электрического напряжения. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первый и второй электроды выполнены плоскими. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первый и второй электроды выполнены цилиндрическими. 4. Устройство по п. 1 3, отличающееся тем, что источник электрической энергии выполнен в виде генератора импульсов. 5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что источник электрической энергии выполнен в виде генератора однополярных импульсов. 6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что источник электрической энергии выполнен в виде генератора биполярных импульсов. 7. Устройство по пп. 1 6, отличающееся тем, что генератор выполнен с изолированным выходом. 8. Устройство по пп. 1 7, отличающееся тем, что первый электрод заземлен. 9. Устройство по пп. 1 8, отличающееся тем, что первый слой диэлектрика расположен на первом электроде. 10. Устройство по пп. 1 8, отличающееся тем, что первый слой диэлектрика расположен на втором электроде. 11. Устройство по пп. 1 8, отличающееся тем, что первый слой диэлектрика расположен на поверхности жидкости. 12. Устройство по пп. 1 8, 11, отличающееся тем, что первый слой диэлектрика выполнен из материала, прозрачного в ультрафиолетовой области спектра. 13. Устройство по пп. 1 2, 4 12, отличающееся тем, что первый и второй электроды выполнены равными по площади. 14. Устройство по пп. 1 13, отличающееся тем, что хотя бы один из электродов выполнен по крайней мере с одним сквозным отверстием. 15. Устройство по пп. 1 13, отличающееся тем, что по крайней мере один из электродов выполнен в виде сетки. 16. Устройство по пп. 1 15, отличающееся тем, что резервуар выполнен открытым. 17. Устройство по пп. 1 15, отличающееся тем, что резервуар выполнен закрытым. 18. Устройство по пп. 1 17, отличающееся тем, что первый электрод расположен на дне резервуара. 19. Устройство по пп. 1 17, отличающееся тем, что первый электрод расположен в стенке резервуара. 20. Устройство по пп. 1 9, 11 19, отличающееся тем, что в него введен второй слой диэлектрика, расположенный на стороне второго электрода, обращенной к первому электроду. 21. Устройство по пп. 20, отличающееся тем, что второй слой диэлектрика выполнен выступающим за края второго электрода. 22. Устройство по пп. 21, отличающееся тем, что второй электрод изолирован от окружающей среды вторым слоем диэлектрика. 23. Устройство по пп. 1 8, 10 19, отличающееся тем, что в него введен второй слой диэлектрика, расположенный на стороне первого электрода, обращенной ко второму электроду. 24. Устройство по п. 23, отличающееся тем, что второй слой диэлектрика выполнен выступающим за края первого электрода. 25. Устройство по пп. 24, отличающееся тем, что первый электрод изолирован от окружающей среды вторым слоем диэлектрика. 26. Устройство по пп. 1 25, отличающееся тем, что в него введен второй газовый промежуток, расположенный между первым электродом и обрабатываемой жидкостью. 27. Устройство по пп. 1 26, отличающееся тем, что в него введено средство регулирования состава и/или давления первого и/или второго газового промежутка. 28. Устройство по пп. 1 27, отличающееся тем, что в него введен смеситель газа с жидкостью, соединенный трубопроводами с первым и/или вторым газовым промежутком и обрабатываемой жидкостью. 29. Устройство по п. 28, отличающееся тем, что выход трубопровода смесителя газа с жидкостью расположен до первого электрода. 30. Устройство по п. 28, отличающееся тем, что выход трубопровода смесителя газа с жидкостью расположен после первого электрода. 31. Устройство по п. 28, отличающееся тем, что выход трубопровода смесителя газа с жидкостью расположен под первым электродом. 32. Устройство по пп. 1 31, отличающееся тем, что в него введен аэратор, выход которого расположен в слое жидкости. 33. Устройство по п. 32, отличающееся тем, что выход аэратора расположен перед первым электродом. 34. Устройство по п. 32, отличающееся тем, что выход аэратора расположен после первого электрода. 35. Устройство по п. 32, отличающееся тем, что выход аэратора расположен под первым электродом. 36. Устройство по пп. 1 35, отличающееся тем, что в него введена диэлектрическая оболочка, охватывающая первый или второй газовый промежуток. 37. Устройство по пп. 1 36, отличающееся тем, что второй электрод снабжен средством удержания на поверхности обрабатываемой жидкости.