УСТРОЙСТВО ПЛАЗМОДИНАМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Полезная модель относится к области обработки промышленных и бытовых сточных вод, а именно, к устройствам плазмодинамической очистки и может быть использована на предприятиях пищевой промышленности, а также в крупных животноводческих комплексах, в том числе, совместно с биогазовыми установками.
Обеззараживание сточных вод после анаэробного сбраживания с помощью плазмодинамического потока, позволяющего практически полностью уничтожить все патогенные составляющие отходов и возбудители различного рода заболеваний, является одним из самых эффективных и экономически обоснованных способов. Этот метод может быть с успехом использован в комбинации с классическими способами очистки сточных вод, например, механическим и биологическим.
Из уровня техники известно устройство плазмодинамической очистки сточных вод с помощью реакционной камеры, в противоположных стенках которой установлены электроды (см. патент US20060060464, кл. C02F 1/48, опубл. 23.03.2006). Недостатком известного устройства является то, что его конструкция не позволяет обрабатывать сточные воды с высоким содержанием органики за один проход, так как повышение объемного газосодержания выше 80% требует значительного увеличения размеров реакционной камеры, что влечет за собой увеличение расхода электроэнергии.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство плазмодинамической очистки, содержащее реакционную камеру с входным жидкостным, входным воздушным и выходным каналами, причем в противоположных стенках камеры установлены электроды, один из которых является катодом, а другой -анодом (см. патент KR 101108146, кл. C02F 1/48, опубл. 20.02.2012). Известное устройство предназначено для очистки воды в аквариуме и обладает относительно невысокой производительностью.
Технической проблемой является создание экономичного устройства плазмодинамической очистки, обеспечивающего возможность стимулированного плазмой сжигания или обеззараживания токсических органических и неорганических отходов химических производств, растворенных в воде, с последующим уничтожения микрофауны и микрофлоры, в том числе и высоко стойкой. Технический результат заключается в увеличении эффективного реакционного объема и, как следствие, повышение эффективности устройства. Поставленная задача решается, технический результат достигается тем, что в устройстве плазмодинамической очистки сточных вод, содержащем реакционную камеру с входным жидкостным, входным воздушным и выходным каналами, причем в противоположных стенках камеры установлены электроды, один из которых является катодом, а другой - анодом, входной воздушный канал выполнен непосредственно в катоде вдоль его продольной оси. Катод и анод предпочтительно снабжены магнитами, направленными противоположными полюсами друг к другу.
На чертеже представлена общая схема системы очистки;
Предлагаемое устройство плазмодинамической очистки сточных вод работает в составе очистной системы, которая состоит из блока управления 1, высоковольтного импульсного источник питания 2, входного резервуара 3 с подающим клапаном 4, сообщающейся с ним реакционной камеры 5 (являющейся основой устройства очистки), регулируемой заслонки 6, гидравлического насоса 7, воздушного компрессора 8, выходного фильтра 9 с распределительным клапаном 10 и соединительных трубопроводов.
Камера 5 выполнена из кварцевого стекла в форме полого цилиндра с толщиной стенок 1,8 мм. Кварцевое стекло позволяет сделать камеру 5 достаточно прочной и одновременно прозрачной, что позволяет визуально отслеживать формирование плазменного пучка. Камера 5 может быть оснащена датчиками, позволяющими фиксировать и отслеживать параметры рабочих процессов (на чертежах не показаны).
Противоположные торцевые стенки камеры 5 образованы крышками из плексигласа, в которых установлены подключенные к источнику питания 2 электроды из магнитопроводящего материала: катод 11 и анод 12, а также штуцеры, образующие входной жидкостной и выходной каналы, соответственно, для подачи обрабатываемой и отвода обработанной воды. Входной канал соединен с насосом 7, обеспечивающим нагнетание обрабатываемой воды в камеру 5 и последующее направление ее в выходной фильтр 9.
Электрод 11 выполнен из оксидно-рутиниевого титана в форме стержня. Непосредственно в катоде 11 вдоль его продольной оси выполнен сквозной входной воздушный канал 13, к которому подключен выход компрессора 8, подающий воздух для насыщения обрабатываемой воды. Такая конструкция обеспечивает значительное увеличение эффективного реакционного объема, поскольку пузырьки воздуха направляются непосредственно внутрь (а не вокруг, как в прототипе) центральной области плазменного разряда между противолежащими электродами 11 и 12, что позволяет вовлечь в процесс обеззараживания весь поступающий воздух. К электродам 11, 12 присоединены магниты 14, 15, направленные противоположными полюсами друг к другу.
Также для повышения эффективности очистки выходной фильтр 9 выполняют в виде самоочищающегося фильтра, который снабжен распределительным клапаном 10, направляющим поток потребителю или обратно во входной резервуар 3 для повторной обработки.
Все элементы подключены к блоку управления 1, с помощью которого можно отслеживать и регулировать процесс работы системы очистки.
Система очистки с предлагаемым устройством работает следующим образом.
Вода из резервуара 3 поступает в камеру 5 самотеком или с помощью насоса 7, позволяющего регулировать скорость и объем подачи. На электроды 11, 12 от источника питания 2 подается электрический ток и напряжение, обеспечивающие создание стримера жидкости, который под воздействием магнитного поля магнитов 14, 15 образует плазмодинамический разряд. Компрессор 8 обеспечивает подачу воздуха в камеру через сквозной катод 11 информирование водо-воздушной смеси, способствующей эффективному образованию плазмодинамического разряда. Обработанная вода вместе с воздухом выходит из камеры 5 через выходной канал с регулируемой заслонкой 6, с помощью которой регулируется скорость потока обрабатываемой воды, а значит, и время обработки сточной воды плазмодинамическим разрядом.
После заслонки 6 обработанная вода поступает на выходной фильтр 9, в котором происходит очистка воды от механических примесей и образовавшихся продуктов обработки грязной воды сформированным плазмоидом. После фильтра 9 очищенная вода с помощью распределительного клапана 10 направляется либо потребителю, либо во входной резервуар 1 для повторной очистки.
Описанная конструкция устройства плазмодинамической очистки сточных вод позволяет увеличить эффективный реакционный объем и, как следствие, повысить эффективность устройства, а значит, и системы очистки в целом.