УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВОДЫ Российский патент 2002 года по МПК C02F1/48 C02F103/02 

Изобретение относится к устройствам подготовки воды с помощью высоковольтных импульсных разрядов для питьевого и технического водоснабжения.

Известен реактор для очистки воды (патент РФ 2136600, МПК 6 C 02 F 1/46, 7/00, опубл. 10.09.09г. ). Реактор имеет корпус, в верхней части которого размещен узел создания водогазовой смеси, узел отвода водогазовой смеси, патрубки для подвода и вывода воды, а также электродную систему в виде двух гребенок, снабженных диэлектрическими барьерами, например, из керамики, стекол, кварцевых трубок и т. п. Обрабатываемая вода распыляется эжектором, смешивается с воздухом, попадает в аэратор, стекает по решеткам аэратора вниз, навстречу воздуху, и попадает в зону электродов. В зоне разрядов происходит обработка воды озоном, ультрафиолетовым излучением, активными частицами, возникающими при разряде между электродами. После обработки в зоне разряда вода поступает в камеру дореагирования, из которой с помощью эжектора через выходной патрубок подается на систему фильтрации.

Недостатками данного способа являются низкая электрическая надежность диэлектрических барьеров, находящихся под полным импульсным напряжением, электрическая эрозия диэлектрических барьеров и высокие энергозатраты из-за необходимости создания встречного воде потока воздуха (с помощью вентилятора).

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности является устройство для очистки и обеззараживания воды (патент РФ 2136601 МПК 6 С 02 F 1/46, опубл. 10.09.99г. ), которое содержит корпус, расположенные в нем высоковольтный и заземленный электроды, выполненные в виде объемной решетки, причем высоковольтный электрод расположен между заземленным.

Недостатками известного устройства являются низкая эффективность обработки воды из-за того, что разряд в этой электродной системе может существовать в коронной форме. Известно, что коронный разряд уступает по эффективности наработки озона барьерному и объемному типам разрядов. Кроме того, в этой электродной системе из-за образования на электродах крупных капель имеется и искровая форма разряда, резко снижающая эффективность обработки воды.

Основной технической задачей предлагаемого технического решения является улучшение качества воды за счет повышения эффективности обработки. Эффективность обработки достигается за счет обработки воды разрядами, близкими к объемным. Объемный тип разряда характеризуется практически одинаковой плотностью тока по его объему, в то время как коронный разряд отличается весьма высокой плотностью тока вблизи электрода и очень низкой плотностью тока вдали от него. По этой причине в перегруженной по току области коронного разряда низка наработка озона из-за перегрева среды, а в областях с низкой плотностью тока эффективность обработки воды (наработки озона) мала из-за низкой плотности энергии. При равных энергетических параметрах и равных объемах коронного и объемного разрядов эффективность обработки воды с помощью объемного разряда примерно на порядок выше. Кроме того, эффективность предлагаемого решения достигается за счет обработки водовоздушной смеси высокой дисперсности, размер водяных капель в которой не превышает 1 мм. При этом за счет большой площади водяных капель увеличивается растворимость в воде кислорода и озона, т. е. увеличивается в 1,5-2 раза эффективность использования наработанного в разрядах озона.

Указанная техническая задача достигается тем, что в устройстве для обработки воды с помощью высоковольтных импульсных разрядов, включающем в себя корпус, в верхней части которого размещен узел создания водовоздушной смеси, под которым расположены высоковольтный и заземленные электроды, а также емкость для сбора обработанной воды, согласно предложенному решению каждый из электродов выполнен в виде параллельных проводников, закрепленных между двумя шинами, причем высоковольтный и заземленный электроды расположены параллельно друг над другом, а проводники одного электрода перпендикулярны проводникам другого электрода.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественные всем признакам заявляемого устройства для обработки воды, отсутствуют. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображено устройство для очистки воды, на фиг. 2 - разрез А-А. Устройство состоит из корпуса 1, в верхней части которого размещен узел создания водовоздушной смеси, состоящий из форсунки 2, воздухозаборника 3 и конуса 4. Под конусом расположены заземленный 5 и высоковольтный 6 электроды. Электрод 5 выполнен из проводников, закрепленных параллельно между шинами 7, а параллельные проводники высоковольтного электрода 6 закреплены между шинами 8, установленными на изоляторах 9. Шины 7 соединены с заземленным корпусом 1, к одной из шин 8 подводится высокое напряжение через проходной изолятор 10. Обработанная вода накапливается в емкости 11 и подается на последующую обработку через патрубок 12. Отработанный воздух выходит из емкости 11 через патрубок 13. Генератор высоковольтных импульсов подключается к электродам 5 и 6 через корпус 1 и проходной изолятор 10. Расстояние между электродами 5 и 6, расстояние между параллельными проводниками в каждом из электродов 5 и 6 выбираются в зависимости от амплитуды напряжения высоковольтного импульса, скорости водовоздушного потока в зоне разряда между электродами 5 и 6 и диаметра проводников электродов 5 и 6. Диаметр проводников выбирается из условия его термической стойкости при разряде генератора на один проводник. Площадь электродов 5 и 6 выбирается из условия обеспечения оптимального энерговклада в разряд (~ 30-50 Дж/л), обеспечивающего максимального эффективность энергозатрат на производство озона.

В устройстве для очистки воды по предлагаемому способу обрабатывали воду, содержащую различные примеси. Электроды были изготовлены из проволоки диаметром 0,6 мм; каждый электрод содержал по 15 параллельных проводников. Расстояние между электродами - 150-20 мм, расстояние между параллельными проводниками - 10 мм. Мощность генератора высоковольтных импульсов на нагрузке 100 Ом - 250 Вт. Расход обрабатываемой воды до 2 м³/ч. Обработанная вода фильтровалась на напорный фильтр с кварцевой загрузкой.

Устройство работает следующим образом. Вода, поступающая на обработку в форсунку 2 под давлением в несколько атмосфер, диспергируется на мелкие (размером 10^-1-1мм) капли, вылетающие из форсунки струей с корневым утлом θ. При этом поток капель воды засасывает из атмосферы воздух через отверстия в корпусе и воздухозаборник 3. Смесь водяных капель и воздуха пролетает конус 4 и попадает в разрядный промежуток между электродами 5 и 6. На электроды 5 и 6 подаются высоковольтные импульсы напряжения с амплитудой ~ 20-25 кВ, длительностью каждого импульса ~ 0,2-0,5 мкс и с частотой порядка 10³с^-1. Между проводниками электродов 5 и 6 загорается электрический импульсный разряд, близкий к объемному типу разряда, достаточно однородный по объему. Контрагированию объемного разряда, т. е. переходу его в искровую форму, препятствует поток воздуха и капель воды, интенсивное охлаждение проводников электродов 5 и 6 и достаточно малая длительность импульсов напряжения. В плазме разряда, между проводниками электродов 5 и 6 нарабатывается озон из кислорода воздуха, на границах водяных капель образуются радикалы ОН^-, перекись водорода, жесткое ультрафиолетовое излучение плазмы облучает капли воды. В водовоздушном потоке после прохождения им зоны разряда происходит достаточно быстрое и глубокое растворение озона в воде за счет большой поверхности водяных капель. Все это способствует глубокому окислению примесей, находящихся в воде, разложению многих органических соединений до СО₂ и Н₂0, обеззараживанию воды и приданию ей отличных органолептических качеств. Обработанная вода доокисляется в емкости 11 и подается через патрубок 12 на последующую обработку, например фильтрацию. Отработанный воздух через патрубок 13 сбрасывается через озоноразрушитель в атмосферу. В таблице приведены результаты анализов качества обработанной воды.

Из таблицы видно, что данное устройство позволяет существенно повысить эффективность обработки воды.

Изобретение относится к устройствам очистки и обеззараживания питьевой и технической воды. Устройство содержит корпус с узлом создания водовоздушной смеси, расположенные под ним высоковольтный и заземленный электроды, емкость для сбора обработанной воды. Каждый из электродов выполнен в виде параллельных проводников, закрепленных между двумя шинами. Высоковольтный и заземленный электроды расположены параллельно друг над другом. Проводники одного электрода перпендикулярны проводникам другого. На электроды подают высоковольтные импульсы, между электродами зажигается разряд, близкий к объемному типу разряда. Вода поступает в узел создания водовоздушной смеси под давлением в несколько атмосфер, вылетает из узла в виде мелкодисперсных капель, увлекает за собой воздух, смешивается с ним и попадает в зону импульсного электрического разряда. Изобретение позволяет повысить эффективность процесов обработки и обеззараживания воды за счет использования разряда в объемной форме и высокой степени диспергирования воды. 2 ил. , 1 табл.

Устройство для обработки воды с помощью высоковольтных импульсных разрядов, включающее корпус, в верхней части которого размещен узел создания водовоздушной смеси, под которым расположены высоковольтный и заземленный электроды, а также емкость для сбора обработанной воды, отличающееся тем, что каждый из электродов выполнен в виде параллельных проводников, закрепленных между двумя шинами, причем высоковольтный и заземленный электроды расположены параллельно друг над другом, а проводники одного электрода перпендикулярны проводникам другого электрода.