Способ стабилизации воды Советский патент 1991 года по МПК C02F1/46 

Изобретение относится к области без- реагентных методов предотвращения солевых отложений и может быть использовано в охлаждающих системах оборотного водоснабжения и других объектах с теплообмен- ным оборудованием различных отраслей промышленности.

Цель изобретения - предотвращение образования солевых отложений и снижение энергозатрат при обработке воды.

Предлагаемый способ может быть осуществлен на установке, схематически изображенной на чертеже.

Установка включает аппарат 1 для электрической обработки воды постоянным электрическим током, содержащий нерастворимый катод и графитовый анод, насос 2,

теплообменник 3 с контактным термометром, контрольный образец 4 и градирню 5

Способ осуществляют следующим образом.

Исходную воду с карбонатной жесткостью с помощью насоса 2 подают на теплообменник 3. Нагретая до 40 - 60°С вода охлаждается на градирне 5 и поступает в аппарат 1, где подвергается воздействию постоянного электрического тока, подводи мого к нерастворимому катоду и графитово му аноду. При обработке поддерживают подачу электрического тока, обеспечивающую режим 0,5 5,0 Кл/л оборотной воды

Температуру нагретой воды в оборотной системе автоматически поддерживают постоянной с помощью контактного термоО

ел ю

метра, а уровень в оборотной системе - путем подпитки исходной водой.

Одновременно, по мере увеличения расхода электричества, для каждой системы определяют превышение концентрации на- кипеобразующих компонентов в обрабатываемой воде в сравнении с необработанной.

При достижении максимального превышения концентрации накипеобразующих компонентов в системе обработку продолжают в достигнутом режиме подачи электрического тока.

Эффективность предотвращения отложений определяют по формуле

Э ЮО jKiiuu.

где Ki - количество накипи на контрольном образце из необработанной воды;

«2 - количество накипи на контрольном образце из воды, подвергавшейся электрообработке.

Предотвращение солевых отложений происходит за счет стабилизации накипеобразующих компонентов в оборотной воде при более высоких концентрациях, чем в необработанной. Другим условием предотвращения солевых отложений является изменение под влиянием электрической обработки структуры и формы осаждающихся из воды кристаллов, которые обладают более низкой адгезионной способностью. При этом максимальная эффективность предотвращения отложений достигается при максимальном превышении концентрации накипеобразующих компонентов в электрообработанной воде в сравнении с необработанной.

Примеры осуществления способа.

Стабилизацию осуществляют на установке, включающей аппарат 1 для электрической обработки воды постоянным электрическим током, состоящий из нерастворимого катода, графитового анода размером по 10 см2, насоса 2, теплонагруженного участка или теплообменника 3 с контактным 1врмометром, контрольного образца 4, градирни 5.

Исходную воду с помощью насоса 2 подают на теплонагруженный участок 3 или теплообменник. Нагретая вода охлаждается на градирне 5 и самотеком поступает через электрический аппарат 1 к насосу 2. Температуру нагретой воды автоматически поддерживают постоянной с помощью контактного термометра. Расход воды составляет 50 л/ч. Уровень воды в оборотной системе поддерживают постоянным за счет подпитки исходной водой. Продолжительность обработки 40 ч. На контрольном образце теплонагруженного участка определяют количество накипи и концентрацию накипеобразующих компонентов в необработанной воде и в воде после электрической

обработки.

Используют исходную воду различного качества при различной температуре нагрева.

П р и м е р 1. Проводят электрообработку исходной воды с содержанием кальция

0 4,1 мг-экв/л, общей жесткости 6.0 мг-экв/л, карбонатной жесткости 4,0 мг-экв/л при подаче электрического тока, обеспечивающего режим 0,25 -1,0 Кл/л оборотной воды. Температура нагрева воды 40°С. Результа5 ты приведены в табл. 1.

Из табл.1 следует, что наиболее эффективно происходит процесс предотвращения отложений при условии максимального превышения концентрации накипеобразующих

0 компонентов электрообработанной воды в режиме 0,5 Кл/л по сравнению с необработанной. Дальнейшее повышение режима обработки не приводит к повышению эффективности обработки, при этом энергети5 ческие затраты возрастают.

П р и м е р 2. Проводят по методике аналогично примеру 1. Берут исходную воду с карбонатной жесткостью 6,0 мг-экв/л, общей жесткостью 12,9 мг-экв/л, содержани0 ем кальция 8,0 мг-экв/л. Подача электрического тока обеспечивает режим от 0,25 до 1,25 Кл/л. Температура нагретой воды 50°С. Результаты приведены в табл.2. Из данных табл.2 следует, что обработ5 ка оборотной воды в режиме максимального превышения концентрации накипеобразующих компонентов над концентрацией этих же компонентов в необработанной воде дает наиболее оптимальные результаты при

0 подаче электрического тока, обеспечивающего режим 0,75 - 1,0 Кл/л.

ПримерЗ. Проводят по методике аналогично примеру 1. Исходная вода с карбонатной жесткостью 6,0 мг-экв/л, общей

5 жесткостью 12,9 мг-экв/л, содержанием кальция 8,0 мг-экв/л. Подача электрического тока обеспечивает режим от 0,25 до 1,25 Кл/л. Температура нагрева оборотной воды 60°С. Результаты приведены в табл.3.

0Анализ табл.3 показывает, что наиболее

оптимальная эффективность обработки достигается в режиме максимальных концентраций накипеобразующих компонентов при подаче электрического тока, обеспечиваю5 щего режим 1,0 Кл/л, дальнейшее повышение расхода электричества приводит к снижению эффективности и увеличению энергозатрат.

П р и м е р 4. Проводят по методике аналогично примеру 1. Берут исходную воду

с карбонатной жесткостью 8,0 мг-экв/л, общей жесткостью 13,8 мг-экв/л и содержанием кальция 9,2 мг-экв/л. Подача электрического тока обеспечивает режим 0,5 - 6,0 Кл/л. Температура нагрева оборотной воды 50°С. Результаты приведены в табл.4.

Изданных табл.4 следует, что при более жестких водах эффективность достигается при больших энергозатратах, при режиме 5,0 Кл/л, однако, оптимальным является режим максимальных концентраций накипе- образующих ионов в оборотной воде.

П р и м е р 5. Проводят по методике аналогично примеру 1. Берут исходную воду с карбонатной жесткостью 6,0 мг-экв/л, общей жесткостью 12,9 мг-экв/л, содержанием кальция 8,0 мг-экв/л. Подача электрического тока обеспечивает для предлагаемого способа режим, равный 1,0 Кл/л, а для известного -11,3 Кл/л. Температура 60°С. Результаты приведены в табл.5.

Как следует из табл.5, предлагаемый способ позволяет при высокой эффективности обработки существенно снизить энергозатраты в сравнении с известным способом, приводимым в режиме снижения концентрации накипеобразующих компонентов. Приведенные примеры осуществления способа подтвердили его высокую эффективность по предотвращению отложения солевых отложений на теплообменных участках оборотных систем охлаждения по сравнению с известным.

Таким образом, предотвращение солевых отложений на теплообменнике 3 систем оборотного водоснабжения по предлагаемому способу происходит за счет частичного осаждения карбонатов кальция и магния на электродах, повышения концентрации накипеобразующих компонентов в электро- обработанной воде и снижения адгезионной способности выделяющихся из воды кристаллов карбонатов.

Наиболее эффективно предотвращение отложений происходит при условии максимальных концентраций накипеобразующих

ионов в оборотной воде по сравнению с необработанной, так как в этих условиях максимально снижается количество солей, переходящих в твердую фазу

В этих же условиях наиболее интенсивно проявляется снижение адгезионной способности образующихся кристаллов.

При снижении расхода электричества ниже 0,5 Кл/л оборотной воды не достигается максимальное превышение концентрации накипеобразующих компонентов в системе, а в случае повышения расхода электричества свыше 5,0 Кл/л прекращается процесс максимального превышения

концентрации накипеобразующих компонентов в системе по сравнению с необработанной водой, при этом снижается эффективность предотвращения отложений. Применение предлагаемого способа

позволит использовать в оборотных системах охлаждения воду практически любых поверхностных источников с максимальной эффективностью предотвращения солевых отложений за счет повышения стабилизации воды и при незначительных энергозатратах отказаться от предварительной подготовки воды и ее реагентной обработки в системах оборотного водоснабжения.

Формула изобретения

1. Способ стабилизации воды в системах оборотного водоснабжения путем обработки постоянным электрическим током с использованием нерастворимых электродов, установленных в потоке оборотной воды, отличающийся тем, что, с целью предотвращения образования солевых отложений и снижения энергозатрат, обработку ведут при расходе количества

электричества, обеспечивающем максимальное превышение концентрации накипеобразующих компонентов в обработанной воде в сравнении с необработанной.

2. Способ по п.1,отличающийся

тем, что обработку ведут при расходе электричества 0,5 - 5,0 Кл/л.

Таблица 1

Продолжение табл.1

Изобретение относится к области без- реагентных методов предотвращения солевых отложений и может быть использовано в охлаждающих системах оборотного водоснабжения и других объектах с теплообмен- ным оборудованием различных отраслей промышленности. Цель изобретения предотвращение солевых отложений и снижение энергозатрат. Способ заключается в обработке воды постоянным электрическим током с использованием нерастворимых электродов. Обработку ведут при расходе электричества 0, 5 - 5,0 Кл/л оборотной воды, при этом для системы определяют превышение концентрации накипеобразующих компонентов в обрабатываемой воде в сравнении с необработанной. При достижении максимального превышения концентрации накипеобразующих компонентов обработку продолжают в достигнутом режиме подачи электрического тока. 1 з п.ф-лы, 1 ил ,5табл k/j

Примечание. Исходная Жк 4,0 мг-экв/л, 140 С.

Примечание. Исходная Жк 6,0 мг-экв/л, 150 С.

Таблица 2

Таблица 3

Примечание. Исходная Ж 6,0 мг-экв/л, t 60 С.

Примечание. Исходная Жк 8,0 мг-экв/л, т .

Продолжение табл.3

Таблица 4

Таблица 5

/

/ТГ 7

КЗР