ЭЛЕКТРОЛИЗЁР ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВОДЫ

Полезная модель относится к оборудованию для обработки воды и может быть использована в системах водоочистки населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий для электрохимической очистки сточных и питьевых вод от взвешенных веществ, химических и радиоактивных компонентов, а также болезнетворных микроорганизмов.
В настоящее время в области техники, к которой относится полезная модель, зачастую требуется проводить очистку подземной и поверхностной воды, сточных вод промышленных предприятий, содержащих большой спектр загрязнений, а также болезнетворных микроорганизмов.
Наиболее широкое распространение для решения данной проблемы нашли электрохимические методы обработки воды. Данные процессы более эффективны в сравнении с фильтрацией, сорбцией, ионным обменом - широко используемыми для очистки питьевой воды - по экономичности, скорости и качеству. Установки по реализации электрохимических методов, как правило, компактны, высокопроизводительны, а процессы управления ими и контроля качества воды сравнительно просто автоматизируются. Весьма часто электрохимическая обработка используется в сочетании с другими методами очистки, позволяя успешно очистить природные воды от примесей различного состава и дисперсности. Электрохимическими методами можно корректировать физико-химические свойства обрабатываемой воды, они обладают высоким бактерицидным эффектом, что значительно упрощает технологические схемы очистки. Во многих случаях электрохимические методы исключают «вторичное» загрязнение воды анионными и катионными остатками, характерными для реагентных методов. Однако при такой очистке возможно накопление газообразного водорода и гремучего газа в застойных зонах электролизеров до взрывоопасных концентраций. Это создает опасность при эксплуатации оборудования, обеспечивающего такую очистку.
Известен электролизер для обработки воды, содержащий корпус, в корпусе помещены анодная и катодная полупроницаемые камеры, в которых находятся электроды (анод и катод). Стенки анодной камеры выполнены двухслойными, внутренний слой выполнен из плотной брезентовой ткани, наружный - из углеродной ткани. Снаружи электроды защищены тканевыми чехлами. Электроды представляют собой тонкие углеродные пластины, содержащие электропроводные волокна углерода, связанные между собой пиролитическим углеродом.
При работе электролизера на электроды от сети подают напряжение, электрический ток походит между плоскостями катода и анода, с течением времени в катодной камере в результате воздействия электрического и магнитного поля на воду происходит повышение рН католита и снижение рН анолита в анодной камере до заданного уровня. Для получения щелочной воды в камере с рН 8-10 и кислотной с рН 1-3 в камере продолжительность процесса составляет 4-10 мин. Полученную активированную воду сливают в отдельные емкости для практического пользования.
(см. патент РФ №2082677, кл. C02F 1/461, 1997 г.).
В результате анализа конструкции данного электролизера необходимо отметить, что он является не проточным, а периодического действия, что ограничивает его производительность, а, кроме того, данный электролизер обеспечивает активирование воды, но не ее очистку.
Известно устройство для электрохимической обработки воды, содержащее корпус с входными и выходными патрубками, размещенные в корпусе титановые электроды с межэлектродным расстоянием между ними менее 1 мм, а также средство подвода тока к электродам.
В процессе работы устройства обеспечивается проточной режим обрабатываемой воды через устройство за счет подачи ее через входные патрубки в полость корпуса, в котором проводится ее электрохимическая обработка, и отвода обработанной (очищенной) воды через выходные патрубки.
(см. патент РФ №2500625, кл. G02F 1/461, 2013 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа конструкции известного устройства необходимо отметить, что, по сравнению с приведенным выше, оно обеспечивает электрохимическую обработку (очистку) воды в проточном режиме, однако в процессе проведения электрохимической обработки в полости корпуса возможно скопление продуктов электрохимической реакции - водорода и/или гремучего газа, что создает опасность эксплуатации устройства.
Техническими результатом настоящей полезной модели является разработка конструкции электролизера, обеспечивающей безопасность его эксплуатации за счет исключения образования в полости корпуса застойных зон, в которых возможно накапливание продуктов электрохимической реакции - водорода и/или гремучего газа до взрывоопасных концентраций.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в электролизере для обработки воды, содержащем полый корпус из диэлектрического материала, на котором имеются входной и выходной патрубки, размещенную в корпусе электродную кассету, а также шины для подключения электропитания к электродам кассеты, новым является то, что входной и выходной патрубки установлены на корпусе под углом друг относительно друга, электролизер оснащен фланцем, одним своим торцом с возможностью разъема скрепленным с корпусом, на торце фланца, имеющим возможность скрепления с корпусом, закреплена электродная кассета, размещенная в полости корпуса, а на другой торец фланца выведены шины, имеющие возможность соединения с источником электропитания.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, где:
- на фиг. 1 схема электролизера, горизонтальное исполнение;
- на фиг. 2 - схема электролизера, вертикальное исполнение;
- на фиг. 3 - электродная кассета.
Электролизер для обработки воды содержит полый корпус 1, выполненный из диэлектрического материала, на корпусе имеются патрубки 2 (входной) и 3 (выходной), соответственно, для входа подлежащей обработке и выхода обработанной воды. К одному из торцов корпуса торцом пристыкован фланец 4, выполненный из диэлектрического материала. К одному из торцов фланца прикреплена электродная кассета 5, а на другой выведены шины 6 для подвода к электродам кассеты электропитания. Электродная кассета состоит из не менее, чем двух электродов (анод и катод). Электроды кассеты имеют плоскую форму и собираются в блок при помощи диэлектрических втулок. Кассеты, собранные более чем из двух электродов, содержат четное количество электродов. Чередующиеся друг относительно друга анод и катод имеют возможность подключения к источнику постоянного электрического тока как по полярной, так и по биполярной схеме.
При сборке электролизера скрепляют элементами крепления (не показаны) торец корпуса 1 и торец фланца 4, причем перед креплением фланец располагают относительно корпуса таким образом, чтобы в собранном положении устройства электродная кассета 5 располагалась в полости корпуса 1.
Работа электролизера осуществляется следующим образом.
Для работы электролизер монтируют на установку по очистке воды таким образом, что выходной патрубок находится в верхней точке (части) электролизера. Это всегда возможно, если входной и выходной патрубки расположены под углом друг к другу. Такое их относительное расположение обеспечивает условие, что при вертикальной или горизонтальной схеме монтажа электролизера оно может быть установлено так, что всегда выходной патрубок будет находиться в верхней точке (части) электролизера. Такое расположение патрубков гарантирует отсутствие застойных зон в процессе очистки воды. Благодаря тому, что фланец скреплен с корпусом, а электродная кассета - с фланцем, электролизер работоспособен в любом заданном пространственном положении.
При работе электролизера исходная вода поступает в полость корпуса через входной патрубок 2, проходит вдоль поверхности электродов кассеты 5, пронизывается концентрированными токовыми импульсами, в результате чего обеспечивается обеззараживание воды от болезнетворных микроорганизмов, а также окисление катионов металлов, содержащихся в воде до их гидроокисей, частично выпадающих в осадок, а, частично, остающихся в воде в виде взвеси. Обработанная вода через выходной патрубок 3 выдается потребителям или поступает в контактные емкости (не показаны) для последующей обработки.
Конструкция электролизера предотвращает появление застойных зон в полости корпуса, что исключает возможность накапливания в этих зонах водорода и(или) гремучего газа до взрывоопасных концентраций.
Кроме того, благодаря такой конструкции устройства обеспечивается регламентное обслуживание и замена кассеты без демонтажа электролизера из установки по очистке воды.