УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО ХЛОРИРУЮЩЕГО АГЕНТА Российский патент 1997 года по МПК C02F1/76 C25B1/26 

Изобретение относится к области очистки воды, а именно к установкам для получения жидкого обеззараживающего хлорирующего агента.

Известна установка для получения жидкого хлорирующего агента, образующегося при введении в воду газообразного хлора из баллона [1]
Исходным сырьем для проведения процесса на данной установке служит сжиженный хлор, который поставляется на установку в баллонах высокого давления. Для перевода сжиженного хлора в газообразное состояние и отделения его от примесей используют промежуточный баллон.

Установка содержит баллон со сжиженным хлором, промежуточный баллон и бак-накопитель с водой, куда из промежуточного баллона через газовый дозатор подается газообразный хлор. Полученный жидкий хлорирующий агент (хлорная вода) из бака-накопителя подают в обрабатываемую воду.

Эксплуатация данной установки связана с использованием сжиженного хлора из баллонов, что может привести к загрязнению окружающей среды хлором из-за его утечки. Кроме того, данная установка сложна и неудобна в эксплуатации из-за необходимости перевода хлора из сжиженного в газообразное состояние, а также из-за операции периодической замены баллонов.

Известна установка для получения жидкого хлорирующего агента [2] которая выбрана авторами за прототип.

На указанной установке вырабатывают хлорирующий агент в виде водного раствора гипохлорита натрия. Гипохлорит натрия получают путем электролиза поваренной соли (хлорида натрия).

Установка для получения раствора гипохлорита натрия включает бездиафрагменный электролизер, блок приготовления и дозирования хлорида натрия (электролита), бак-накопитель насыщенного раствора гипохлорита натрия, а также систему коммуникаций, связывающих агрегаты установки.

В растворном баке блока приготовления и дозирования раствора электролита готовят насыщенный раствор поваренной соли, перекачивают его в электролизер, где разбавляют водой до требуемой концентрации, и проводят электролиз, при этом на аноде выделяют хлор и кислород, а на катоде гидроокись натрия и водород. Конструкция бездиафрагменного электролизера не предусматривает разделение объема электролизера на катодную и анодную камеры, поэтому хлор и гидроокись натрия связываются в электролизере в гипохлорит натрия. Гипохлорит натрия в виде насыщенного раствора поступает в бак-накопитель, откуда его подают в обрабатываемую воду.

При эксплуатации данной установки значительно снижена опасность загрязнения окружающей среды газообразным хлором, так как он быстро переходит в связанное состояние.

Однако из-за невысокого выхода хлорирующего агента и больших энергозатрат на проведение процесса электролиза в бездиафрагменном электролизе описанная установка недостаточно экономична.

Кроме того, вырабатываемый на установке жидкий хлорирующий агент обладает недостаточно высоким бактеризидным эффектом.

Задачей заявляемого изобретения является создание установки для получения жидкого хлорирующего агента с высокой обеззараживающей активностью, позволяющей повысить экономичность процесса при обеспечении безопасности эксплуатации установки.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что установка для получения и дозирования раствора электролита, систему коммуникаций, а также проточную магистраль для воды и эжектор, при этом в качестве электролизера использован электролизер с разделенными анодной и катодной камерами, эжектор установлен в проточной магистрали для воды, а его всасывающий патрубок связан с патрубком для отвода продуктов электролиза из анодной камеры.

Новым в предлагаемой установке является то, что она содержит проточную магистраль для воды и эжектор, в качестве электролизера использован электролизер с разделенными анодной и катодной камерами, эжектор установлен в проточной магистрали для воды, а его всасывающий патрубок связан с патрубком для отвода продуктов электролиза из анодной камеры.

Кроме того, установка содержит коллектор-сепаратор, вход которого связан с патрубком для отвода продуктов электролиза из анодной камеры, а выход связан со всасывающим патрубком эжектора.

Кроме того, коллектор-сепаратор дополнительно связан с магистралью для подвода воздуха.

Кроме того, блок приготовления и дозирования раствора электролита включает растворный бак, осмотический дозатор и трубопроводы, образующие циркуляционный контур раствора электролита.

Кроме того, установка содержит блок очистки раствора электролита от солей жесткости, вход которого соединен с выходом блока приготовления и дозирования раствора электролита, а выход с входом электролизера.

Использование в предлагаемой установке электролизера позволяет получить электролитическим способом газообразный хлорирующий агент (хлор) с высокими бактерицидными свойствами с целью последующей выработки жидкого хлорирующего агента (хлорной воды).

Применение в установке электролизера с разделенными анодной и катодной камерами, введение в схему установки проточной магистрали для воды и установки в этой магистрали эжектора, связанного с патрубком для отвода продуктов электролиза из анодной камеры, позволяют осуществить эжекцию газообразного хлора непосредственно в воду, подаваемую в проточную магистраль. Тем самым сохраняется высокая активность образующегося в процессе электролиза хлора и исключаются его утечка и загрязнение окружающей среды.

Кроме того, использование электролизера с распределенными анодной и катодной камерами позволяет получать в анодной камере газообразный хлорирующий агент при относительно невысоких энергозатратах на электролиз, что обеспечивает экономичность установки.

Включение в схему установки коллектора-сепаратора, вход которого связан с патрубком для отвода продуктов электролиза из анодной камеры, а выход с всасывающим патрубком эжектора, позволяет отделить газообразную и жидкую фазы аналита, поступающего в коллектор-сепаратор из анодной камеры, что увеличивает выход газообразного хлорирующего агента и повышает экономичность установки.

Подсоединение коллектора-сепаратора к магистрали для подвода воздуха позволяет интенсифицировать процесс отделения газообразного хлорирующего агента в коллекторе-сепараторе.

Включение в блок приготовления и дозирования раствора электролита осмотического дозатора и трубопроводов, образующих циркуляционный контур раствора электролита, позволяет осуществить дозирование и циркуляционное движение раствора электролита для интенсификации процесса растворения исходного продукта за счет процесса естественного осмоса без дополнительных затрат энергии, что также повышает экономичность установки.

Наличие в установке блока очистки раствора электролита от солей жесткости улучшает процесс электролиза, а также исключает попадание солей жесткости вместе с хлорирующим агентом в выходную магистраль установки, а, следовательно, и в обеззараживаемую воду.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемой установки.

Установка содержит блок приготовления и дозирования раствора электролита, включающий растворный бак 1, осмотический дозатор 2, а также подъемный и опускной трубопроводы 3 и 4 соответственно, образующие циркуляционный контур раствора электролита. Установка также включает блок 5 очистки раствора электролита от солей жесткости, вход которого соединен с выходом осмотического дозатора 2 посредством магистрали 6, а выход соединен с электролизером 7 посредством магистрали 8. В качестве блока 5 очистки использован, например, ионообменный фильтр. В качестве электролизера 7 использован, например, биполярный мембранный фильтр-пресный электролизер с разделенными анодной и катодной камерами 9 и 10 соответственно. Установка также содержит коллектор-сепаратор 11, эжектор 12, проточную магистраль 13 для воды, имеющую выходной участок 14. Патрубок 15 для отвода продуктов электролиза из анодной камеры 9 соединен посредством магистрали 16 с коллектором-сепаратором 11, выход которого посредством магистрали 17 соединен со всасывающим патрубком (на чертеже не показан) эжектор 12. Эжектор 12 размещен в магистрали 13 для воды. В качестве эжектора 12 использован, например, пластинчатый эжектор с плоской профильной проточной частью, сформированной во внутреннем объеме эжектора. Такая конструкция эжектора технологична в изготовлении, что позволяет выполнить его из антикоррозионных материалов, например из фторопластов. Коллектор-сепаратор 11 подсоединен к магистрали 18 для отвода воздуха. Установка включает также коллектор-сепаратор 19, который соединен магистралью 20 с патрубком 21 для отвода продуктов электролиза из катодной камеры 10. Коллектор-сепаратор 19 соединен магистралью 22 с баком 23 для слива жидких продуктов, поступающих из катодной камеры 10.

Установка работает следующим образом.

В растворный бак 1 загружают в качестве исходного продукта поваренную соль (хлорид натрия) и заполняют бак 1 водопроводной водой. Одновременно осуществляют подачу воды в магистраль 13, при этом вода, проходя через эжектор 12, создает разрежение во всасывающем патрубке эжектора 12.

Раствор поваренной соли из бака 1 поступает по опускному трубопроводу 4 в осмотический дозатор 2. Осмотический дозатор 2 разделен полупроницаемыми мембранами на растворную и водяную камеры (на чертеже не показаны). Раствор поваренной соли поступает в растворную камеру дозатора 2, а в водяную камеру дозатора 2 подают воду. В осмотическом дозаторе 2 протекает процесс естественного осмоса за счет разности осмотических давлений, обусловленных разностью концентрации соли в контактирующих через полупроницаемые мембраны средах. При этом разность осмотических давлений обуславливает циркуляционное движение раствора электролита по контуру, включающему растворный бак 1, опускной трубопровод 4, осмотический дозатор 2 и подъемный трубопровод 3, а также поступление раствора соли в блок 5 по магистрали 6.

В блоке 5 очистки раствора электролита происходит очистка проходящего через него раствора соли от ионов кальция и магния, за счет чего осуществляется умягчение раствора электролита.

Раствор электролита после ионообразной очистки в блоке 5 поступает через магистраль 8 в электролизер 7. В электролизере 7 осуществляется электролиз раствора поваренной соли с образованием на аноде газообразного хлора, а на катоде водорода и гидроксильных ионов, которые связываются с ионами до едкого натра.

Образующийся в анодной камере 9 газообразный хлор из патрубка 15 засасывается эжектором 12, проходя по магистралям 16 и 17, а также через коллектор-сепаратор 11. При этом в коллектор-сепаратор 11 попадает газообразный хлор и некоторая часть аналита. В коллекторе-сепараторе 11 происходит разделение жидкой и газообразной фазы аналита. поступающий из магистрали 18 воздух интенсифицирует процесс разделения фаз в коллекторе-сепараторе 11. Кроме того, за счет поступления воздуха в коллектор-сепаратор 11 в нем дополнительно образуется некоторое количество диоксида хлора, который обладает высокими бактерицидными свойствами, и тем самым повышается активность газообразного хлорирующего агента, поступающего с выхода коллектора-сепаратора 11.

Газообразный хлорирующий агент засасывается эжектором 12 и поступает в воду, проходящую по проточной магистрали 13, при этом вода насыщается хлорирующим агентом. Образующийся жидкий хлорирующий агент через выходной участок 14 магистрали 13 поступает в резервуар (на чертеже не показан) с обрабатываемой водой.

Образующийся в катодной камере 10 каталит из патрубка 21 по магистрали 20 поступает в коллектор-сепаратор 19, при этом газообразный водород выводится в атмосферу, а раствор щелочи (едкого натра) поступает по магистрали 22 в сборник щелочи бак 23.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет получить жидкий хлорирующий агент, обладающий высокоактивными бактерицидными свойствами, притом процесс выработки жидкого хлорирующего агента является непрерывным и может быть осуществлен в непосредственной близости от места расположения резервуара с очищаемой водой.

Установка обеспечивает экономичность и надежность работы, удовлетворяет требованиям экологии и удобства в эксплуатации.

Получаемый в процессе работы установки побочный продукт (едкий натр) расширяет функциональные возможности использования установки.

Использование: для получения жидкого хлорирующего агента. Сущность изобретения: установка для получения жидкого хлорирующего агента включает электролизер, блок приготовления и дозирования раствора электролита, систему коммуникаций, при этом в качестве электролизера использован электролизер с разделенными анодной и катодной камерами, установка также содержит проточную магистраль для воды и эжектор, установленный в проточной магистрали для воды, всасывающий патрубок которого связан с патрубком для отвода продуктов электролиза из анодной камеры. Кроме того, установка содержит коллектор-сепаратор, вход которого связан с патрубком для отвода продуктов электролиза из анодной камеры, а выход связан со всасывающим патрубком эжектора, коллектор-сепаратор дополнительно связан с магистралью для подвода воздуха, блок приготовления и дозирования раствора электролита включает растворный бак, осмотический дозатор и трубопроводы, образующие циркуляционный контур электролита. Установка также содержит блок очистки раствора электролита от солей жесткости, вход которого соединен с выходом блока приготовления и дозирования раствора электролита, а выход - с входом электролизера. 4 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка для получения жидкого хлорирующего агента, включающая электролизер, блок приготовления и дозирования раствора электролита, систему коммуникаций, отличающаяся тем, что в качестве электролизера использован электролизер с разделенными анодной и катодной камерами, установка содержит проточную магистраль для воды и эжектор, установленный в проточной магистрали для воды, при этом эжектор связан с патрубком для отвода продуктов электролиза из анодной камеры. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит коллектор-сепаратор, вход которого связан с патрубком для отвода продуктов электролиза из анодной камеры, а выход связан с эжектором. 3. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что коллектор-сепаратор дополнительно связан с магистралью для подвода воздуха. 4. Установка по пп. 1 3, отличающаяся тем, что блок приготовления и дозирования раствора электролита включает растворный бак, осмотический дозатор и трубопроводы, образующие циркуляционный контур раствора электролита. 5. Установка по пп. 1 4, отличающаяся тем, что она содержит блок очистки раствора электролита от солей жесткости, вход которого соединен с выходом блока приготовления и дозирования раствора электролита, а выход с входом электролизера.