СПОСОБ ОСАЖДЕНИЯ ПЕНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК B01D19/02 

Изобретение относится к способам осаждения пены и может быть использовано при очистке сточных и пищевых вод.

Известен, например, способ пеногашения, включающий введение химического реагента в среду (а.с. N 11526.14, B 01 D 19/04).

Недостатком способа является то, что введение химического реагента требует в дальнейшем дополнительной очистки получаемой жидкости и дополнительного оборудования (дозаторы, транспортные средства и т.д.).

Известен способ разрушения пены путем воздействия повышенного давления на верхний слой пены импульсами ударных волн (а.с. N 1217451, B 01 D 19/02).

Недостатком этого способа является то, что получить разделение осаждаемой жидкости на воду и осадок не удается. Кроме того, одновременного обеззараживания жидкости в этом случае не происходит.

Известен также способ гашения пены разделением на потоки и воздействием на них переменным электрическим полем промышленной частоты напряжением 24-220 В (а.с. N 1101254, B 01 D 19/02, прототип).

Недостатком данного способа является то, что при частоте 50 Гц и напряжении 220 В полностью погасить пену не удается, т.к. может происходить проскок пены. Для осуществления этого способа необходимо использовать пакет электродов, что громоздко. Процесс обеззараживания в прототипе отсутствует.

Настоящим изобретением решается задача улучшения экологической обстановки путем получения из пены обеззараженной воды.

Цель изобретения - ускорение обезвоживания пены и одновременного обеззараживания воды и осадка.

Технический результат достигается следующим образом. В известном способе осаждения пены переменным электрическим полем промышленной частоты вначале пену переводят в неустойчивое состояние, например, механическим путем или повышенным давлением. Затем воздействуют электрическим полем высокой частоты в диапазоне 50 - 500 Гц и доводят объем суспензии до 1-2% от объема загружаемой пены, пропуская через сетчатые электроды. После чего разделяют жидкость на воду и осадок отстаиванием.

Сопоставленный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ отличается от известного переводом пены в неустойчивое состояние, режимом воздействия электрическим полем высокой частоты и пропусканием суспензии через сетчатые электроды.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности "новизна".

Сравнение заявляемого способа не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, т.е. при пеногашении использование электрического поля высокой частоты для получения обеззараженного продукта в виде воды и осадка.

Известным является способ гашения пены воздействием переменным электрическим током с частотой в диапазоне 500 - 20 000 Гц при напряженности электрического поля в пределах 10 - 25000 В/см (а.с. N 1487933) с целью снижения энергозатрат и повышения эффективности гашения пены. Данных об одновременном обеззараживании пенного продукта нет.

Проведенные исследования в лабораторных условиях по контролю, прототипу и предложенному способу определили данные, приведенные на графиках. За контроль брали: необработанную пену, которая осаждалась в естественных условиях.

В предложенном способе конечным продуктом пеногашения является обеззараженная вода и осадок за счет прохождения суспензии через сетчатые электроды, на которые подается переменный ток высокой частоты в пределах 50 - 500 Гц. Объем получаемого пенного продукта после прохождения через сетчатые электроды уменьшается от 100% до 2% по отношению к объему обрабатываемого продукта. Опытами установлено, что наиболее оптимальная частота воздействия тока для сточных вод является 330 Гц. На фиг. 1 приведена зависимость пеногашения от частоты переменного тока. Осадок сточных вод (особенно гидроксидных) в обычных условиях имеют влажность на выходе 98,5 - 99,5% слабо обезвоживаются отстаиванием. При прохождении пенного продукта через сетчатые электроды, на которые подается ток высокой частоты, он полностью освобождается от газов и переходит в осадок. Уже на третьи сутки отстоя 70% пенной воды (иловой воды) можно удалить.

Контроль за обеззараживанием проводился по общему микробному числу живых микроорганизмов и скорости появления запаха при отстаивании осадка. На фиг. 2 видно, что общее число живых микроорганизмов (ОМЧ) после обработки полем высокой частоты сетчатых электродов уменьшается от 60 до 20 и не увеличивается свыше 30 через семь суток, тогда как при обычной обработке ОМЧ в пенном продукте составляет 60 и на четвертые сутки - 100.

Нарастает процесс усиления запаха. Микробиологические показатели воды (табл. 1). Органолептические свойства воды (табл. 2).

На фиг. 3 приведена интенсивность появления запаха при обработке ВЧ и без обработки. Приведенные данные позволяют сделать вывод, что заявленный способ обладает дополнительным новым свойством - одновременно гасить пену, разделять ее на осадок и воду и обеззараживать их. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности "изобретательский уровень". Соответствие заявляемого способа критерию патентоспособности "промышленная применимость" не вызывает сомнения, так как он может использован при очистке сточных и питьевых вод в промышленности и в быту.

Пример. Сточную воду пропускают через электролизер и образовавшуюся пену направляют сверху всвал в устройство для осаждения. В верхней части устройства пену с помощью, например, перемешивания, переводят в неустойчивое состояние (суспензию). Затем суспензия подается на сетчатые электроды, на которые подается электрический ток высокой частоты. Замеряют объем пены в зависимости от подаваемой частоты (фиг. 1). Процесс ускоряется благодаря созданию пунктов напряженности поля сетчатых электродов от 15 до 300 В. Большое количество активных центров напряженности поля убивает микрофлору.

Известен пеногаситель, содержащий цилиндрический корпус, в котором размещен пакет металлических трубок и пакет металлических стержней. Оба пакета подсоединены к источнику питания и представляют собой практически электроды (а.с. N 1047494 B 01 D 19/02, прототип).

Недостатком этого устройства является то, что оно громоздкое, требует специальных элементов - металлических стержней определенной конфигурации. Обеззараживания пенного продукта в этом устройстве не происходит.

Предложенным устройством решается задача упрощенного подхода к утилизации пены и возможности применения пенного продукта после отстаивания в качестве технической воды.

Цель изобретения - ускорение обезвоживания пены и одновременного обеззараживания воды и осадка.

Технический результат достигается тем, что в известной конструкции осаждения пены в качестве электродов установлены сетки, к которым подведен переменный ток высокой частоты. Сетки установлены в нижней части устройства, кроме того, над сетками установлен узел перевода пены в неустойчивое состояние, а под сетками расположена камера отстаивания с патрубками вывода воды и осадка.

Сравнение заявляемого устройства не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, т.е. способность осаждать пену и одновременно дезинфицировать воду и осадок, не известно.

Известным является использование сеток для разрушения пены в устройстве по а.с. N 1313489.

В этом изобретении горизонтальные сетчатые решетки служат для прохождения пенного продукта и удерживания магнитно-твердых тел, которые под действием магнитов разрушают пену.

В предложенном устройстве сетчатые электроды являются основным признаком, с помощью которого происходит осаждение суспензии и обеззараживание воды и осадка. Это позволяет сделать вывод, что заявленное устройство обладает дополнительным новым свойством - одновременно осаждать пену и обеззараживать конечный продукт. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности "изобретательский уровень". Соответствие заявленного устройства критерию патентоспособности "промышленная применимость" не вызывает сомнения, т.к. устройство в сочетании с вышеописанным способом может быть использовано в промышленности и быту.

На фиг. 4 представлено устройство для осаждения пены.

Устройство содержит источник электрического питания переменного тока (1), сетчатые электроды (2), узел перевода пены в неустойчивое состояние (3), камеру отстаивания (4) с патрубками вывода воды (5) и осадка (6). Электроды (2) установлены в нижней части устройства, в верхней его части установлен узел перевода пены в неустойчивое состояние. Под сетчатыми электродами (2) находится камера отстаивания (4).

Устройство работает следующим образом. Пена, образующаяся в электролизере, поступает в устройство сверху свалом. Проходя через узел перемешивания или иной технологический узел пеногашения, она превращается в суспензию (неустойчивое состояние). Далее проходя через электроды, суспензия разрушается под действием электрического тока высокой частоты, подаваемого на сетчатые электроды. Процесс разрушения заключается в следующем. Электрический ток, проходя по сетке, в ее углах создает зоны повышенной концентрации напряженности поля от 15 до 300 В. Суспензия быстро разрушается и одновременно обеззараживается. Это происходит за счет наибольших значений электрического поля при минимальных энергозатратах.

Как показывает сравнительный анализ работы предлагаемого устройства с известным, оно обеспечивает моментальное осаждение пены (5 мин).

На фиг. 5 представлено время осаждения суспензии, предложенной конструкцией, и прототипом.

Использование в устройстве сетчатых электродов для целей пеногашения приводит к достижению положительного эффекта.

Полное освобождение суспензии от газов, перевод ее в воду и осадок, обеззараживание того и другого, ускорение обезвоживается полученного осадка - преимущества предложенной конструкции по сравнению с прототипом. Кроме того, простота самой конструкции и ее производительность дает ей экономические преимущества по сравнению с другими аналогичными конструкциями.

Способ осаждения пены может быть использован при очистке сточных и пищевых вод. Пену загружают в устройство для осаждения сверху, переводят ее в неустойчивое состояние, например, механическим путем, пропускают через сетчатые электроды, на которые подают ток высокой частоты от 50 до 5000 Гц, доводят объем суспензии до 1 - 2% от объема пены, поступающей на обработку. Затем пенный продукт разделяют на воду и осадок отстаиванием. Устройство для осаждения пены состоит из источника питания переменного тока, электродов, выполненных в виде сеток, к которым подключен ток. Над электродами - сетками установлен узел перевода пены в неустойчивое состояние. В нижней части устройства имеется камера отстаивания с патрубками вывода воды и осадка. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл, 5 ил.

1. Способ осаждения пены, включающий воздействие переменным электрическим током, отличающийся тем, что пену загружают сверху устройства, переводят ее в неустойчивое состояние, воздействуют электрическим полем высокой частоты в диапазоне 50 - 500 Гц, пропускают через сетчатые электроды, доводя объем суспензии до 1 - 1% от объема загружаемой пены, и разделяют отстаиванием на воду и осадок. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перевод пены в неустойчивое состояние осуществляют механическим путем. 3. Устройство для осаждения пены, включающее источник электрического питания переменного тока, электроды, соединенные с его полюсами, отличающееся тем, что электроды выполнены в виде сеток и установлены в нижней части устройства, над ними расположен узел перевода пены в неустойчивое состояние, а под ними - камера отстаивания с патрубками вывода воды и осадка.