УСТАНОВКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВОДЫ ИОНАМИ СЕРЕБРА Российский патент 1999 года по МПК C02F1/46 

Изобретение относится к устройствам для обработки воды, в частности к установкам для обработки воды ионами серебра, и может быть применено для обеззараживания и консервирования питьевой воды на водном, воздушном и наземном транспорте, объектах их обеспечения, а также в плавательных бассейнах, при производстве алкогольных и безалкогольных напитков и в других областях народного хозяйства.

Известна установка для обработки воды ионами серебра, содержащая электролизер с серебряными электродами, питающий электролизер источник постоянного тока с переключателем полярности электродов и систему трубопроводов для подачи и отвода воды (см. патент Франции N 2057332, МПК 6 C 02 В 1/00, 1971 г. ) Недостатком известной установки является невозможность поддержания постоянной концентрации ионов серебра в обрабатываемой воде при изменении расхода воды, ее солесодержания и поляризации электродов. Известна также установка для обработки воды ионами серебра, которая в определенной мере ликвидировала вышеназванный недостаток. Эта установка является наиболее близким по совокупности существенных признаков аналогом (прототипом) к заявляемой (см. описание изобретения к авторскому свидетельству N 629727, МПК 6 C 02 F 1/46, 1993 г.). Известная установка-прототип для обработки воды ионами серебра включает электролизер с серебряными электродами, питающий электролизер источник постоянного тока с переключателем полярности электродов и систему трубопроводов для подачи и отвода воды. Кроме этого, известная установка снабжена датчиком расхода воды, соединенным со стабилизированным по выходу источником постоянного тока.

Но одним из основных недостатков установки-прототипа является невозможность обеспечения стабильности концентрации ионов серебра в обрабатываемой воде. Объясняется это тем, что обрабатываемая вода во времени неизбежно имеет различные величины pH, температуры, солевого состава. Кроме этого, на процессе электролиза сказывается степень растворения электродов. Все это неизбежно влияет на процесс электролиза, на количество растворяемых ионов серебра в обрабатываемой воде во времени.

Задача, стоявшая перед разработчиком, состояла в том, чтобы создать такую установку для обработки воды ионами серебра, которая позволила бы полностью обеспечить стабильность концентрации ионов серебра заданной величины в обрабатываемой воде. Техническим результатом, достигнутым при решении поставленной перед изобретателем задачи, явилось то, что на процесс электролиза были исключены влияния pH обрабатываемой воды, ее температуры, солевого состава, а также степени растворения серебряных электродов. Сущность изобретения состоит в том, что установка для обработки воды ионами серебра, включающая электролизер с серебряными электродами, питающий электролизер источник постоянного тока с переключателем полярности электродов, датчик объемного расхода воды, соединенный со стабилизированным по выходу источником постоянного тока, а также систему трубопроводов для подачи и отвода воды, дополнительно содержит компенсатор влияния параметров обрабатываемой воды на процесс электролиза, включающий систему датчиков, а также коммутатор, обеспечивающий включение, отключение и переключение частей электрической цепи. Кроме этого, сущность изобретения состоит в том, что компенсатор влияния параметров обрабатываемой воды на процесс электролиза функционально связан со звуковым и световым сигналами.

Заявляемая установка для обработки воды ионами серебра поясняется графически, где на чертеже представлена принципиальная схема устройства.

Установка для обработки воды ионами серебра включает электролизер 1. Электролизер 1 состоит из металлического корпуса 2, в котором помещены серебряные электроды 3, закрепленные на крышке 4. Для обеспечения полного заполнения электролизера обрабатываемой водой входной патрубок 5 имеет диаметр больший, чем диаметр выходного патрубка 6. В зависимости от производительности установки, т. е. от объемного расхода обрабатываемой воды, соотношение диаметров входного и выходного патрубков колеблется в пределах 1,0 ... 0,3. Для установления оптимального объемного расхода обрабатываемой воды через электролизер служат вентиль 7 и расходомер 8. Источник постоянного тока 9 связан с серебряными электродами 3 через электронный переключатель полярности 10, автоматический регулятор тока электролиза 11 и коммутатор 12. В начале системы трубопроводов 13 смонтирован насос 14, затем по ходу фильтр грубой очистки 15 и фильтр тонкой очистки 16. В качестве фильтров грубой и тонкой очистки могут быть применены любые фильтры, обеспечивающие необходимую степень очистки воды из открытых водоемов, например до ПДК по ГОСТ 2874-82 или при необходимости выше. Это могут быть ион-селективный фильтр, различные станции тонкой очистки. В конце системы трубопроводов 13 смонтированы накопительная емкость 17 и фильтр дополнительной очистки от химических и биологических примесей 18. Система трубопроводов 13 после фильтра дополнительной очистки 18 соединена с системой водоснабжения 19. Для автоматического поддержания необходимого уровня воды в накопительной емкости 17 служит устройство многоступенчатого регулирования 20, которое функционально связано с насосом 14 и системой датчиков уровня 21. Компенсатор влияния параметров обрабатываемой воды на процесс электролиза 22, управляемый датчиками 23, 24, и 25, предназначен для исключения влияния на процесс электролиза таких значимых параметров, как pH, температура, солевой состав воды, а также степень растворения серебряных электродов. Кроме того, компенсатор 22 функционально связан со звуковым 26 и световым 27 сигналами. Таймер 28, соединенный с электронным переключателем полярности 10, служит для регулирования длительности цикла смены полярности тока электродов для компенсации их поляризации. В зависимости от условий электролиза смена полярности тока электродов может устанавливаться с периодичностью 0...30 мин. Для непосредственного контроля фактической концентрации ионов серебра в обрабатываемой воде и управления процессом электролиза служит ионометр-корректор 29, управляемый ион-селективным датчиком ионов серебра 30, включенным в систему трубопроводов 13. В системе трубопроводов смонтирован датчик объемного расхода воды 31. Заявляемая установка для обработки воды ионами серебра включает также второй электролизер 32, который сблокирован с первым электролизером 1. Электролизер 32 также как и первый состоит из металлического корпуса 33, в котором помещены серебряные электроды 34, закрепленные на крышке 35. Электролизер 32 имеет входной 36 и выходной 37 патрубки. На каждом входном патрубке электролизеров 1 и 32 установлены электронные клапаны подачи воды 38 и 39, а на каждом выходном патрубке электролизеров 1 и 32 - обратные клапаны 40 и 41. Заявляемая установка включает также блок управления 42 и связанный с ним датчик давления воды 43.

Работает заявляемая установка для обработки воды ионами серебра следующим образом. Обрабатываемую воду по системе трубопроводов 13 насосом 14 подают на фильтр грубой очистки 15, а затем на фильтр тонкой очистки 16. После этого вода по трубопроводу через электромагнитный клапан 38 или 39 поступает в электролизер 1 или 32. В одном из электролизеров вода насыщается ионами серебра за счет электролитического растворения серебряных электродов 3 или 34, на которые подают постоянный электрический ток от коммутатора 12. Насыщенная ионами серебра вода от электролизера 1 или 32 через обратный клапан 40 или 41 поступает на расходомер 8, откуда в накопительную емкость 17. Из накопительной емкости 17 воду через фильтр дополнительной очистки от химических и биологических примесей 18 подают в систему водоснабжения 19. В накопительной емкости 17 обеззараженную воду автоматически с помощью устройства многоступенчатого регулирования 20 поддерживают в пределах 0,7...0,8 от ее высоты. В накопительной емкости 17 вода проходит полное обеззараживание, гарантируемое необходимой концентрацией ионов серебра и экспозицией. Наличие галогенов в обрабатываемой воде, а также сульфатов и других примесей, активных к серебру, приводит к химической реакции, в результате которой образуется некоторое количество нерастворимых и малорастворимых соединений, например AgCl, выпадающих в осадок. В результате вода дополнительно очищается от загрязнений, а серебросодержащий осадок, в основном AgCl, длительно поддерживает бактерицидный эффект обработки. Фильтр дополнительной очистки от химических и биологических примесей 18 очищает воду также от осадков и излишнего серебра, доводя концентрацию его ионов до уровня ПДК, т.е. не выше 0,05 мг/дм³, а также от клеток погибших в результате обеззараживания микроорганизмов. В процессе работы частицы угольного фильтра покрываются серебром, что в свою очередь препятствует вторичному росту бактерий. Адсорбируя органические примеси, этот фильтр улучшает запах и вкус питьевой воды. В случае прекращения подачи воды во избежание аварийной работы оборудования и перенасыщения питьевой воды ионами серебра источник постоянного тока 9 будет отключен блоком управления 42 по сигналу датчика давления воды 43. Такое же отключение может произойти по сигналу иономера-корректора 29 в случае аварийного режима процесса электролиза. Для повышения надежности работы установки и обеспечения непрерывности процесса электролиза при замене изношенных электродов установлен второй электролизер 32, такой же как и электролизер 1. При достижении износа серебряных электродов 3, составляющего 90% от их массы, компенсатор влияния параметров обрабатываемой воды на процесс электролиза 22 подает сигнал на коммутатор 12, а также включает звуковой 26 и световой 27 сигналы. Звуковой 26 и световой 27 сигналы включаются при отсутствии тока на электродах электролизеров, т.е. при обрыве электрической цепи или при коротком замыкании в цепи электродов. При поступлении сигнала от компенсатора 22 коммутатор 12 закрывает электромагнитный клапан подачи воды 38, отключает подачу тока на электроды 3, т.е. отключает электролизер 1, и одновременно открывает электромагнитный клапан подачи воды 39 и подает ток на электроды 34, т.е. включает электролизер 32. Обратные клапаны 40 и 41 исключают взаимное влияние потоков через электролизеры 1 и 32. Наличие в установке компенсатора 22, управляемого датчиками 23, 24 и 25, и автоматического регулятора тока 11 практически полностью обеспечивает стабильность концентрации ионов серебра заданной величины в обрабатываемой воде. Однако такое управление процессом электролиза позволяет получить заданную концентрацию ионов серебра косвенным методом. Наличие же иономера-корректора 29 и ион-селективного датчика 30 позволяет управлять процессом электролиза в зависимости от фактической концентрации ионов серебра в обработанной воде при непосредственном ее измерении. Наличие двух указанных систем управления позволяет непрерывно обрабатывать воду в случае отказа одной из них.

Таким образом, заявляемая установка имеет повышенную надежность и точность дозирования серебра, высокую экономичность расхода драгметалла. Она позволяет вести непрерывную обработку воды во внештатных ситуациях и при замене изношенных электродов. Схемное решение позволяет получать с высокой точностью заданную концентрацию ионов серебра в обработанной воде при изменениях таких значимых параметров исходной воды, как загрязненность, pH, температура, содержание хлоридов, сульфатов ионов Br^-, J^-, CO₅ ^2-, а также при других изменениях солевого состава, вызывающих изменение электропроводности воды и пассивацию электродов, при их износе величиной до 90% от их массы.

Изобретение предназначено для обработки воды ионами серебра и может быть применено для обеззараживания и консервирования питьевой воды на водном, воздушном и наземном транспорте, объектах их обеспечения, а также в плавательных бассейнах, при производстве алкогольных и безалкогольных напитков, а также в других областях народного хозяйства. Установка для обработки воды ионами серебра содержит электролизер с серебряными электродами, питающий электролизер источник постоянного тока с переключателем полярности электродов, датчик объемного расхода воды, соединенный со стабилизированным по выходу источником постоянного тока, систему трубопроводов для подачи и отвода воды, компенсатор влияния параметров обрабатываемой воды на процесс электролиза, включающий систему датчиков, а также коммутатор, обеспечивающий включение, отключение и переключение частей электрической цепи. Компенсатор влияния параметров обрабатываемой воды на процесс электролиза функционально связан со звуковым и световым сигналами. Техническим результатом является то, что на процесс электролиза были исключены влияния рН обрабатываемой воды, ее температуры, солевого состава, а также степени растворения серебряных электродов. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Установка для обработки воды ионами серебра, включающая электролизер с серебряными электродами, питающий электролизер источник постоянного тока с переключателем полярности электродов, датчик объемного расхода воды, соединенный со стабилизированным по выходу источником постоянного тока, а также систему трубопроводов для подачи и отвода воды, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит компенсатор влияния параметров обрабатываемой воды на процесс электролиза, включающий систему датчиков, а также коммутатор, обеспечивающий включение, отключение и переключение частей электрической цепи. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что компенсатор влияния параметров обрабатываемой воды на процесс электролиза функционально связан со звуковым и световым сигналами.