Устройство для обеззараживания воды Советский патент 1989 года по МПК C02F1/467 

Изобретение относится к водоснабжению И канализации, а именно к устройствам для обработки воды, и может быть использовано для обез- зараживания гштьевых и сточных вод.

Цель изобретения - повышение степени обеззараживания.

На фиг.1 изображено устройство для озонирования воды, разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Предлагаемое устройство состоит из корпуса 1, выполненного из ди- злектрического материала, с патрубками для подачи воды 2 и воздуха 3, а также патрубками для отвода обрабо танной воды 4 и воздуха.5. Внутри корпуса 1 вертикально установлен анод 6, выполненный в виде плоской сетки из материала, не подвергающе- гося коррозии под воздействием агрессивной среды - воды и озона (не- ржавекщей стали). Для равномерного .распределения обрабатьтаемой воды в виде тонкого слоя анод 6 с обеих сторон покрыт гидрофильным материалом 7, конец которого заведен в патрубок 4 для отвода обработанной воды По обеим сторонам анода,на равном удалении от наго, в параллельных ему плоскостях, расположены шины в виде металлических пластин 8 с закрепленными на них горизонтально катодами, представляющими собой металлические рифленые стержни 9 из нержавею- щей стали. Рифленые стержни 9 способствуют образованию устойчивого коронного разряда, факел которого полностью перекрывает межэлектродное пространство с образованием прост- ранственного заряда, пересыщенного отрицательными ионами кислорода, озона и кластеров. Анод 6 соединен с положительным потенциалом источника высокого напряжения (не показан), а катоды 9 - с отрицательньм.

Отверстия патрубков 5 для отвода отработанного воздуха перекрываются гидрофильным материалом, смачиваемы обрабатываемой водой для деонизации и окончательного растворения в воде кислорода отработанного воздуха перед-его выпуском в атмосферу и задержания озона.

Устройство рбаотает следзпощим

образом..

Обрабатываемая вода подается внутрь корпуса 1 через патрубок 2 и капает на гидрофильный материал 7

смачивая его. Воздух подается внутрь устройства через патрубки 3 и движется вверх по межэлектродному пространству. При подключении к источнику высокого напряжения величиной 11 кВ рифленые катоды 9 начинают ко- ронировать сквозь слой воды, пропитывающей гидрофильный материал 7, на анод 6, при этом проходящий сквозь факел короны воздух ионизируется с образованием отрицательных ионов атомарного кислорода, который, взаимодействуя с ионами двухатомного кислорода, образует озон и за счет интенсивно протекающего ионодиффузио- фореза диссоциируют молекулы воды с последующим синтезом и образованием кластерных ионов и перекисных соединений воды (HjO)n О, ()n Ог,

HgOj и др.

Дипольная заряженность молекул воды исключает возможность образования пространственного заряда, который негативно влияет на коронньй разряд, так как он за счет механизма ионнодиффузиофореза интенсифицирует процесс синтеза кластерных ионов и перекисных соединений воды, исключая тем.самым накопление облака отрицательных ионов -В межэлектродном пространстве. Последнее обусловлено тем, что , кластерные ионы и перекисные соединения быстро оседают на аноде, так как они имеют развитую объемную структуру, оканчивающуюся отрицательными дипольными частями молекул воды. Указанные реакции повторяются у каждого катода по мере продвижения воздуха вверх и способствуют полному растворению кислорода и озона воздуха в воде с образованием перекисных соединений.

Кроме того, направленньй коронный разряд с острия коронирующего электрода на гидрофильньй материал . разрывает двойной электрический слой воды с образованием ионов из молекул воды и воздуха, что также обуславливает насыщение межэлектродного пространства активными заряженными центрами для коагуляции молекул воды,, кислорода и озона. Повышенная насыщенность ионами и заряженными частица- гт межэлектродного пространства способствует их активному взаимодействию (диффузии н диффузиофорезу н взаимопроникновению с образованием нового агрегатного состояния синтезу кластеров из молекул воды, озона и кислорода, которые,.растворяясь, способствуют образованию пере кисных соединений воды. При этом имещиеся в воздухе и воде бактерии, вирусы и микробы под действием коронного разряда, ионнодиффузиофореза, окисления озоном и перекисными соединениями воды полностью угнетаются и уничтожаются. Кроме того, уничтожаются макросоединения, распространяющие запахи, с полной их нейтрализацией.

Перед вых.одом из устройства ионизированный воздух проходит сквозь смоченный водой гидрофильный материал, перекрывающий выходные воздушные патрубки 5, лишаясь заряда ионизированных молекул кислорода и озона, что исключает попадание их в атмосферу, а обработанная вода стекает вниз к отводящему патрубку 4 и выводится из корпуса без запаха, вирусов бактерий и микробов.

Напряжения питания, подаваемое на электроды в предлагаемом устройстве, 10 кВ. Частота расположения катодов определяется исходя из требуемой напряженности электрического поля и равна межэлектродному расстоянию. При увеличении расстояния между электродами, для поддержания заданного процента растворения кислорода воздуха в воде, необходимо увеличение подаваемого напряжения и при этом значительно увеличиваются габариты устройства. При уменьшении расстояния между электродами происходит экранное влияние электродов между собой и снижается КПД устройства. Корпус устройства выполнен из диэлектрика, катоды - из нержавеющей стали, анод - из сетки из нержавею-, щей стали, в качестве материала, покрывающего анод, используется мар- -ля.

Данные по сравнительным испытаниям предлагаемого устройства и устройства по прототипу приведены в таблице.

В качестве выходных показателей, по которым определяли эффективность системы были: кислотность воды (рН), причем воду проверяли до и после обработки; количество микроорганизмов в смывах со скорлупы яиц опредедяли с помощью микроскопа, наличие раствора азотной кислоты - хиьшчес- ким способом.

Анализ данных таблицы показывает, что в устройстве по прототипу получены худтие результаты. Кроме того, при проведении эксперимента в известном устройстве при импульсном разряде и напряжении 100 кВ происходит дуговой разряд, вызванный повышением концентрации водяных паров в межэлектродном пространстве. При этом

происходит проскок необработанных разрядом колоний бактерий, находящихся не в зоне разряда, о чем свидетельствует их наличие на выходе устройства. Наличие раствора азотной

кислоты 3-5%-ной концентрации в обработанной воде исключает возмож- . ность ее использования для бытовых и техническ их целей. Кроме того,при эксплуатации известного устройства

требуются особые меры предосторожности. В предлагаемом устройстве достигается степень обеззараживания. Кроме того, оно значительно проще и надежнее в эксплуатации.

Формула изобретения

Устройство для обеззараживания воды, содержащее корпус с размещенными в нем анодом и катодом и патрубки подачи и отвода воды и воздуха, отличающееся тем, что, с целью повышения степени обеззараживания, корпус размещен вертикально, анод выполнен в виде плоской сетки и покрыт с двух сторон слоями гидрофильного материала, верхняя часть которого закреплена йа крьачке . корпуса и образует воронку, а нижняя часть закреплена в патрубке отвода воды, катод выполнен в виде рифленых стержней, закрепленных на токоподводящей плите, и установлен по.обе стороны анода параллельно ему, патрубок ввода воды размещен в крышке корпуса над анодом, патрубок отвода воды - на днище корпуса под анодом, патрубок подачи воздуха - на днище, а патрубок вывода воздуха - на крьшке между патрубком ввода воды и местом крепления гидрофильного материала.

A-A

Изобретение относится к области водоподготовки ,в частности, к устройствам для обеззараживания питьевых и сточных вод. Целью изобретения является повышение степени обеззараживания за счет ионодиффузиофореза. Внутри корпуса 1 установлены анод 6, выполненный в виде сетки, покрытой с обеих сторон гидрофильным материалом 7, и катоды 9, выполненные в виде рифленых стержней. При включении источника высокого напряжения катоды 9 начинают коронировать на анод 6 сквозь пленку обрабатываемой воды, пропитывающей гидрофильный материал 7. При этом образуется активная среда из ионов атомарного кислорода, озона и перекисных соединений воды, и происходит интенсивный ионодиффузиофорез, обуславливающий эффективное обеззараживание воды. 1 табл., 2 ил.

Фиг. 2