УСТАНОВКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ ВОДЫ

УСТАНОВКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ ВОДЫ
Полезная модель относится к области обработки воды методом электролиза и может быть использована в системах оборотного водоснабжения для борьбы с биологическими обрастаниями, а также в системах хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения.
Известна установка для обработки циркуляционной воды, используемая для борьбы с биологическими обрастаниями, в которой имеется устройство, обеспечивает периодический нагрев воды Сомов М.А. Водопроводные системы и сооружения - М.: Стройиздат, 1988 - 397 с. Однако, при работе установки требуется дополнительный расход энергии.
Наиболее близкой по технической сущности к заявленному решению является установка для получения стерилизованной воды Заявка Япония №4 42077, опубл. 07.10.92, МКИ C02F 1/46, принятая за прототип. Установка содержит электролизер, разделенный диафрагменной перегородкой на анодную и катодную камеры, патрубки для подачи в электролизер водного раствора хлорида натрия, патрубки для отвода продуктов электролиза из анодной и катодной камер, смеситель для соединения циркуляционной воды с продуктами электролиза.
Прототип имеет следующие недостатки.
При обработке воды в электролизере в результате электродных реакций в анодной камере идет образование кислорода и ионов водорода, а в катодной камере - образование молекулярного водорода и накопление гидроксильных ионов.
шм№/Јг
Увеличение в анодной камере концентрации ионов водорода приводит к снижению водородного показателя (рН) обрабатываемой воды.
Как известно в технической воде присутствует углекислота. При стабильном значении рН в обрабатываемой воде соблюдается динамическое равновесие между находящейся в ней угольной кислотой и составляющими ее ионами. Соотношение между различными формами углекислоты и составляющими ее ионами зависит от водородного показателя воды. При снижении рН концентрация гидрокарбонатных ионов уменьшается, и возрастает содержание свободной углекислоты (СО2). Снижение рН с одновременным повышением  придает обрабатываемой воде агрессивные свойства. В трубопроводах и теплообменных аппаратах такая вода растворяет защитные поверхностные карбонатные пленки, а затем вызывает коррозию металла.
Таким образом, существует техническое противоречие: продукты электролиза раствора хлорида натрия из анодной камеры, с одной стороны, обладают бактерицидными свойствами, что позволяет бороться с биологическими обрастаниями, с другой стороны, введение в циркуляционную воду продуктов из анодной камеры приводит к повышению ее коррозионной активности.
В основу полезной модели поставлена задача : создание установки, способной повысить качество обработки воды, т. е. получать воду, обладающую достаточными бактерицидными свойствами, позволяющими эффективно бороться с биологическими обрастаниями, а также обладающую пониженной коррозионной активностью.
Поставленная задача решается тем, что в установке для обработки циркуляционной воды, включающей электролизер, разделенный мембранной перегородкой на анодную и катодную камеры и снабженный патрубком для подачи раствора хлорида натрия в анодную камеру, отводным патрубком катодной камеры и отводным патрубком анодной камеры, который предназначен для подсоединения к циркуляционной магистрали, новым согласно полезной модели является то, что она дополнительно содержит накопительную емкость, соединенную трубопроводом с отводным и входным патрубками катодной камеры, образующим циркуляционный контур для продуктов электролиза катодной камеры и снабженный насосом, а также соединенный трубопроводом с обеспечением возможности подачи продуктов электролиза в циркуляционную магистраль.
Кроме того, установка дополнительно содержит вентили, установленные в трубопроводах, подводящих продукты электролиза к смесителю, и вентиль в циркуляционном контуре для продуктов электролиза катодной камеры.
Полезная модель иллюстрируется Фигурой, на которой представлена принципиальная схема установки.
Установка для обработки циркуляционной воды подключается к магистрали циркуляционной воды, а именно к трубопроводу 1 водоснабжения. Установка содержит емкость 2 для заполнения водным раствором хлорида натрия и электролизера с нерастворимыми электродами. Электролизер 3 разделен мембранной перегородкой 4 на анодную камеру 5 и катодную камеру 6. Трубопровод 7 соединяет емкость 2 с патрубком 8 анодной камеры 5. Анодная камера 5 имеет отводной патрубок 9, соединенный со смесителем 10, установленным в трубопроводе 1 для циркуляционной воды. Катодная камера 6 имеет отводной патрубок 11, соединенный с накопительной емкостью 12, которая посредством трубопровода 13 подключена к входному патрубку 14 катодной камеры 6, образуя циркуляционный
контур для продуктов электролиза катодной камеры, снабженный насосом 15. Указанный контур связан с трубопроводом 16, обеспечивающей доставку продуктов электролиза катодной камеры в смеситель 10, например, как это показано на Фигуре, через дополнительный патрубок смесителя.
Для регулирования подачи продуктов электролиза в циркуляционную воду на трубопроводах установлены вентили 17.
С целью подтверждения заявленного технического результата, циркуляционная дехлорированная невская вода с рН  7,1 загрязнялась кишечной палочкой s.Coli концентрацией 1800 особ/л.и в ней поддерживалась характерная для оборотных систем водоснабжения температура Ю...40°С. В емкость 2 с водой добавляли хлорид натрия с доведением его концентрации до 500 мг/л.
Были проведены сравнительные испытания, результаты которых представлены в Таблице. В процессе проведения опытов в циркуляционной воде определяли: значение рН (при помощи рН-метра марки рН-370), концентрацию e.Coli (методом мембранных фильтров) и коррозионную активность воды (коррозиметром с использованием стальных образцов, выполненных из ст.З).
Электролиз осуществляли при плотности тока 100... 120 А/м2, расход раствора в анодной камере поддерживали в пределах 10 л/ч, а в катодной - 5 л/час.
При выполнении первого опыта был перекрыт вентиль 17 в трубопроводе 16 ив циркуляционную воду подавался только продукт электролиза раствора хлорида натрия из анодной камеры. Как видно из Таблицы рН воды на выходе из смесителя 10 понизился и составил 6,3, коррозионная активность воды повысилась на 70-75 %, что отрицательно сказывается на состоянии трубопроводов. Бактерицидный эффект (кишечная палочка e.Coli в воде отсутствует) достигается за
счет поступления в циркуляционную воду активного хлора, получаемого в процессе электролиза водного раствора хлорида натрия.
В штатном режиме ( ряд следующих опытов) устройство работает следующим образом.
Вначале работы вентиль 17 в трубопроводе 16 закрыт, вентиль на входе в катодную камеру открыт и под действием насоса 15 осуществляется циркуляция продуктов электролиза катодной камеры для насыщения раствора NaOH в накопительной емкости 12. Затем вентиль магистрали 16 открывают и в смеситель 10 поступают продукты электролиза как катодной, так и анодной камер. Регулировкой вентилей достигаются оптимальные показатели качества циркуляционной воды на выходе смесителя 10.
При достижении рН воды 7,6-7,8 коррозионная активность воды на выходе из смесителя 10 остается равной коррозионной активности исходной воды, а кишечная палочка практически отсутствует. По сравнению с прототипом коррозионная активность снижается в 1,7-2 раза.
Это объясняется следующим образом.
В процессе обработки водного раствора хлорида натрия, ионы Na+ под действием электрического поля переходят из анодной камеры электролизера в катодную камеру. В катодной камере они соединяются с накапливающимися в ней гидроксильными ионами (ОН) с образованием щелочного раствора NaOH. Этот щелочной раствор из катодной камеры поступает в циркуляционную воду, что приводит к снижению ее коррозионной активности при одновременном сохранении бактерицидных свойств активного хлора.
faiofm #2.
Величина остаточного хлора в циркуляционой воде составляет 0,5 мг/л, что соответствует требованиям стандарта  ГОСТ 2874-82. Вода питьевая.
На основе анализа данных Таблицы можно сделать вывод о том, что предлагаемая установка наряду с подавлением биологических обрастаний обеспечивает снижение коррозионной активности циркуляционной воды.
ТАБЛИЦА