Электрокоагулятор Советский патент 1981 года по МПК C02F1/463 C02F1/463 C02F101/00 C02F101/20 

1

Изобретение относится к очистке природных вод и может быть применено в системах бытового водоснабжения, в частности в автономных передвижных системах в условиях, где предъявляЪтся высокие требования к компактности оборудования, его ресурсу, надежности и к качеству очистки воды, например, на морских судах, железнодорожном транспорте, в летательных аппаратах и т.п.

Известен электрокоагулятор для обработки воды, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, внутри которого находится пакет концентрично расположенных электродов, выполненных в виде цилиндров. В центральной части пакета электродов предусмотрен водораспределительный канал. В верхней части корпуса над электродами имеется свободное пространство, образующее камеру газоотделения, а также патрубки для входа воды и отхода газов. Патрубок для выхода обработанной воды расположен в нижней части корпуса под электродгиии. В этом коагуляторе вода движется между электродами восходящим потоком с постоянной скоростью в ламинарном режиме 1J.

Недостатки указанного электрокоа-. гулятора - кратковременность пребывания обрабатываемой воды в электрическом поле, обуславливающая недостаточную степень хлопьеобразования, сравнительно высокий удельный расход электроэнергии на растворение металла электродов, невозможность выведения газообразных продуктов элек10тролиза.

: Наиболее близким к предлагаемому является электрокоагулятор, содерг жащий корпус(Коаксиально расположенные электроды, выполненные в виде i

15 усеченных конусов с днищами и ориентированные сужающейся частью книзу, тоководы и устройства для входа и Ш:1хода вода 2..

20

Однако хлопьеобразование в известном устройстве происходит медленно, что обусловлено кратковременностью пребывания обрабатываемой воды в электрическом поле и отсутствием

25 средств ее турбулизации в межэлектродных зазорах, газообразные продукты электролиза выводятся из реактора лишь частично, так как никаких средств интенсификации газоотделе30Ния не предусмотрено. Перечисленные недостатки в конечном итоге снижают качество обработки воды. Цель изобретения - повышение степ ни очистки воды. Поставленная цель достигается тем что в электрокоагуляторе, содержащем корпус, патрубки ввода и вывода, коаксиально расположенные электроды, выполненные в виде сужающихся книзу усеченных конусов, в центре днища каждого электрода, кроме верхнего, выполнено отверстие, в боковой части электродов также выполнены отверстия ось которых Образует угол с вертикал ной осью аппарата, к верхнему электроду прикреплена цилиндрическая обе чайка, заполненная несплошной диэлек трической насадкой, причем патрубок вывода очищенной воды заглублен в насадку. На фиг.1 схематически изображен предлагаемый электрокоагулятор,продольный разрез; на фиг,2 - пакет электродов, вид сбоку; на фиг.З схема образования тангенциальных перетоков воды. Электрокоагулятор состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1, изготовленного из диэлектрика, с верхней 2 и нижней 3 крышками. Над нижней крышкой закреплен паке концентрично расположенных электродов 4, выполненных в виде усеченных конусов, сужающихся книзу и образующих центральный водораспределительный канал 5. Между соседними электродами образуются межэлектродные камеры б. В широкой части электродов, прилегающей к стенке корпуса, И1 еются сквозные вырезьа 7, обеспечивакяцие тангенциальный переток воды из одной межэлектродной камеры в дру гую. Вырезы выполнены, например, в виде сквозных отверстий, наклонен, ных под углом к горизонту (фиг,2), Соседние электроды повернуты вокруг вертикальной оси относительно друг друга на некоторый угол таким образо что наклонные отверстия при протекании через них воды создают эффект закручивания потока, В верхней части корпуса над электродами расположена камера газоотделения, выполненная следукяцим образом к верхнему электроду 8, замыкающему лаке,, прикреплена цилиндрическая обечайка 9, внутренняя полость которой заполнена несплошной диэлектрической насадкой 10 (например, капролоновой стружкой, волокнами и т,п,), необходимой для образования развитой поверхности контакта с водой с целью интенсификации газоотделения и улучшения хлопьеобразования. Сверху наса ка прикрыта сеткой 11 для предотвращения вымывания ее из полости обечайки. Конусная полость 12 в верхней крышке корпуса служит для сбора выде лившегося газа и отвода его через канал 13 и клапан 14, Через центральный вырез в верхней крышке вставлен . цилиндрический стакан 15, имеющий в нижней части перфорированное дно и в верхней части патрубок 16 для выхода воды. Перфорированное дно стакана погружено в насадку на Глубину Н с таким расчетом, чтобы скоагулированная вода проходила через весь объем насадки. Электрокоагулятор работает следующим образом. Обрабатываемая вода через патрубок 17 поступает в центральный водораспределительный канал 5 и распределяется равномерно в межэлектродных камерах 6 (фиг,1). При подаче напряжения на крайние электроды 4 и 8 происходит поляризация промежуточных электродов и электролитическое растворение материала-анода (сталь или алюминий) с образованием нерастворимых гидратов окислов металлов, Одновременно в зазорах между электродами образуется однородное электрическое поле, воздействующее на дисперсную фазу воды. Таким образом осуществляется комбинированный процесс электрохимической и электрополевой коагуляции частиц - загрязнений присутствующих в воде. Интенсивность хлопьеобразования зависит от времени пребывания воды в электрическом поле, гидродинамического режима и степени ее перемешивания. Поток воды из межэлектродных камер 6 через сквозные вырезы 7 тангенциально поступает в соседние камеры. За счет того, что в вырезах скорость потока в несколько раз выше,чем в межэлектродном зазоре, струя выходящая из выреза, интенсивно закручи вает и перемешивает слой воды относительно оси корпуса (фиг.З), При этом улучшается отделение и вынос газа, образовавшегося на катоде, более интенсивно идет коагуляция. Потоки воды выносят газы в камеру газоотделения, В процессе электролиза часть электрической энергии переходит в тепловую энергий, благодаря чему температура воды в обечайке 9 повышается на 15-20 по сравнению с исходной температурой. Диэлектрический материал корпуса электрокоагулятора, обладая низкой теплопроводностью, с незначительными потерями сохраняет эту температуру. Процесс газоотделения в данном, случае аналогичен процессу деаэрирования воды: при ее нагревании развитой поверхности насадк 1 происходит выделение из воды растворимых газов, и, в первую очередь, продуктов электролиза (водорода), Выделившийся газ скапливается в полости 12 и отводится периодически или непрерывно через клапан 14, Одновременно в объеме насадки идет интенсивное хлопьеобразование (флокуляция) и осаждение образовавшихся агрегатов на поверхности насадки. Освободившаяся от газов и частично от хлопьев вода через перфорированное дно цилиндрического стакана 15 выходит из электрокоагулятора через патрубок 16 и поступает на дальнейшую обработку, например на осветлительный фильтр.

Периодическая промывка злектрокоагулятора производится противотоком воды при отключенном злектропитании.

Сравнительные данные, подтверждающие достижение поставленной цели приведены в таблице.

как видно из таблицы, предлагаемый злектрокоагулятор обеспечивает 5 более высокое качество обработки воды по сравнению с известньвл.

Преимуществом предлагаемого электрокоагулятора является возможность Оыстрой и качественной пpo telвки его inpoTHBOTOKOM воды, что обеспечивается наличием отверстий в днищах усеченных конусов и центрёшьного водораспределительного канала.

Время полной седиментации скоагулированных в обработанной воде

Формула изобретения

Электрокоагулятор для, очисЛси сточных вод, содержащий корпус, коаксиально расположенные электроды, выпо ненные в виде усеченных конусов, меньшее основание которых является дишцем, токоподводы и патрубки.для подвода и вывода очищаемой сточной воды, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки, в центре днища каждого электрода, кроме верхнего, выполнено отверстие, в боковой части электродов также выполнены отверстия, ось которых образует угол с вертикальной осью аппарата, к верхнему электроду прикрЪплена обечайка, заполненная ди5электрической насадкой, и патрубок вывода воды заглублён в насадку.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0 192680, кл. С 02 С 5/12, 1967.

2,Авторское свидетельство СССР 512175, кл. С 02 С 5/12, 1974 (прототип).

/