УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

Полезная модель относится к области очистки питьевой воды, а именно к электрохимическим очистителям воды.
Известно устройство для электрохимической очистки питьевой воды, содержащее флотационную камеру и электролизер с пакетом растворимых электродов, установленный непосредственно под флотационной камерой, дно которой выполнено плоским с отверстием, совмещенным с выходным отверстием электролизера, в стенке флотационной камеры выполнено отверстие для вывода очищенной воды, а в крышке флотационной камеры выполнено отверстие для сброса образующихся газов и шлама (патент РФ на №2203226, МПК C 01 F 1/463, публикация 2003 г.).
Известно устройство для электрохимической очистки питьевой воды, содержащее электродный блок электрокоагуляции, расположенный в отдельном корпусе, и реактор, в верхней части которого закреплена емкость шламосборника, на верхнем отверстии реактора установлена крышка в форме обратного конуса с возможностью вертикального перемещения, обладающая плавучестью, снизу электродного блока электрокоагуляции установлен входной патрубок, а сверху патрубок, соединяющий электродный блок с емкостью шламосборника (патент РФ на №2236381, МПК C 01 F 1/463, публикация 2004 г.).
Известные устройства не позволяют в полной мере реализовать эффективную очистку воды в ходе всего комплекса процессов электрохимической коагуляции.
Известно устройство для электрохимической очистки питьевой воды, содержащее электродный блок, выполненный в отдельном корпусе, в
котором установлен пакет параллельных катодов и анодов, имеющем нижний и верхний патрубки, средство для сбора шлама, выполненное в виде прямоугольного бака, верхняя часть которого переходит в усеченную пирамиду с отверстием, причем на ней жестко и герметично установлена емкость для шлама, в которой выполнены отверстия, одно в нижней части для сброса шлама, другое в верхней части для аварийного сброса воды, при этом в нижней части бака выполнены отверстия: одно центральное, в которое жестко установлен штуцер с размещенным в нем датчиком и входом флотатора, и боковые отверстия, в одно жестко установлен штуцер для выхода чистой воды, а в другое отверстие жестко установлен штуцер под углом для соединения нижней части бака с линией подвода воды от верхнего патрубка электродного блока, нижний патрубок, которого связан с клапаном линии подводки очищаемой воды (патент РФ на ПМ №48971 МПК C 01 F 1/463, публикация 2005 г.).
В известном устройстве расположение входящего патрубка в емкости флотатора-коагулятора рядом с боковой стенкой приводит к гашению энергии тангенциального потока, что не обеспечивает вращение всего объема воды в емкости флотатора-коагулятора, тем самым снижая эффективность гравитационной и градиентной коагуляции. Воздух в известном устройстве подается в дно емкости флотатора-коагулятора и отражаясь от него собирается в большие пузыри и выходит вверх только в центре емкости, что не обеспечивает полной флотации максимально возможного количества взвешенных примесей на поверхность емкости.
Кроме того, в известном устройстве в емкости флотатора-коагулятора при подаче воздуха происходит образование застойных зон, что приводит к неполному удалению воды со шламом из шламосборника.
Конструктивное выполнение шламосборника в известном устройстве приводит к большому расходу сбрасываемой в канализацию отработанной воды.
Известно, что эффективность очистки вод коагуляцией определяется устойчивостью дисперсионной системы, которая зависит от свойств, характеризующих данную систему в целом, а также от свойств дисперсионной среды и дисперсионной фазы.
Известно, что мицеллы гидролизованных коагулянтов коагулируют спонтанно во всем объеме дисперсной системы по механизму разветвленной цепи с образованием агрегатов преимущественно за счет межмолекулярных сил Ван-дер-Ваальса по принципу биомолекулярной реакции. Взаимодействие мицелл протекает в области быстрой коагуляции, когда все частицы, находящиеся в броуновском движении, при сближении слипаются.
При гравитационной коагуляции в результате инерционных явлений осаждения осуществляется захват и подтягивание частиц.
При градиентной коагуляции в результате интенсивного перемешивания жидкости обеспечиваются наиболее благоприятные условия для гидролиза коагулянтов, максимальной скорости образования мицелл и первичных агрегатов золя, а также образования достаточно крупных быстрооседающих хлопьев.
Таким образом, образовавшиеся в процессе гидролиза коагулянтов мицеллы и более крупные шарообразные агрегаты золя хемосорбируются на поверхности частиц в очищаемой жидкости.
Задачей настоящей полезной модели является создание устройства, в котором созданы условия для достижения эффективной гравитационной и градиентной коагуляции при электрохимической очистке, что позволяет повысить качество очистки питьевой воды.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в следующем.
Устройство для электрохимической очистки питьевой воды содержит реактор, выполненный в виде прямоугольного в поперечном сечении бака, электродный блок электрокоагуляции с пакетом
параллельных катодов и анодов, расположенный в отдельном корпусе и шламосборник, установленный в верхней части реактора. На дне реактора выполнено, по меньшей мере, одно отверстие, к которому подведена линия подачи сжатого воздуха, при этом над отверстием установлен щелевой колпачок, а стенки бака внутри выполнены с вертикально расположенными перфорированными ребрами-отбойниками. Подача воды осуществлена в районе днища реактора в центральной части одной из его боковых стенок в тангенциальном направлении в горизонтальной плоскости. Шламосборник содержит рассекатель-накопитель шлама, образованный в виде желоба, кромки боковых граней которого расположены параллельно днищу реактора, и образуют со стенками шламосборника щели от 1 до 5 мм, а дно шламосборника расположено с наклоном под углом 10°-45° относительно днища реактора в сторону слива шлама.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично представлено устройство для электрохимической очистки питьевой воды; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - сечение ББ на фиг.1.
Устройство для электрохимической очистки питьевой воды содержит реактор 1, выполненный в виде прямоугольного в поперечном сечении бака, расположенный в отдельном корпусе электродный блок электрокоагуляции 2 с пакетом параллельных катодов и анодов, и шламосборник 3, установленный в верхней части реактора 1.
В днище реактора 1 выполнено отверстие 4, к которому подведена линия 5 подачи сжатого воздуха давлением 0,5-3,0 атм. от воздушного компрессора.
Над отверстием 4 в реакторе 1 установлен щелевой колпачок 6. Стенки реактора 1 внутри выполнены с вертикально расположенными перфорированными ребрами-отбойниками 7.
Подача исходной воды осуществлена в тангенциальном в горизонтальной плоскости направлении через патрубок 8, расположенный в районе днища реактора 1 в центральной части одной из боковых стенок.
Шламосборник 3 содержит рассекатель-накопитель 9 шлама, образованный в виде желоба. Торцевые кромки 10 рассекателя-накопителя 9 приварены к стенкам шламосборника, а верхние кромки 11 боковых граней расположены параллельно днищу реактора и между ними и близлежащими стенками шламосборника образованы щели размером от 1 до 5 мм.
Дно 12 желоба шламосборника расположено с наклоном под углом 10°-45° относительно днища реактора в сторону слива шлама. Слив шлама осуществляется через патрубок 13.
Выход очищенной воды из реактора осуществляется через патрубок 14.
Для нейтрализации заряда частиц и отвода накопившегося статического заряда в воде, емкость дополнительно заземлена (не показано).
Устройство для электрохимической очистки питьевой воды работает следующим образом.
Исходная вода проходит через электродный блок электрокоагуляции 2 и далее подается в реактор через патрубок 8 в тангенциальном в горизонтальной плоскости направлении.
Подача воды под углом в центре боковой стенки позволяет обеспечить вращение всего объема воды в емкости реактора для обеспечения соударений мицел анодных гидроаксидов.
После заполнения емкости реактора, датчик верхнего уровня (не показан) прекращает подачу воды, и далее в течение 10-15 минут происходят процессы активного хлопьеобразования с укрупнением шламовых конгломератов и их кристаллизация. После
запрограммированной выдержки времени происходит сброс скопившегося в шламосборнике кристаллизованного шлама. За 2 минуты до начала сброса шлама включается подача сжатого воздуха, и с помощью щелевого колпачка 6, установленного над отверстием 4 в днище реактора, создаются восходящие потоки мелкодисперсного воздуха, которые флотируют на поверхность шламосборника мелкодисперсную взвесь.
При подаче сжатого воздуха создается достаточное количество диспергированного воздуха во всем объеме емкости и тем самым обеспечивается максимальный вынос взвешенных частиц на поверхность шламосборника.
Введение перфорированных ребер отбойников на боковых стеннах емкости реактора обеспечивает гарантированное соударение мицел анодных гидроксидов, что повышает эффективность гравитационной и градиентной коагуляции.
Работа реактора прекращается одновременно с закрытием электромагнитного клапана (не показан) сброса шлама. Такой режим позволяет за счет подпора воздушного столба не допустить опускание мелкодисперсного шлама обратно в емкость.
После сброса шлама происходит выдача обработанной воды потребителям.
Шламосборник обеспечивает 100% слив шлама, уменьшается количество воды сбрасываемой в канализацию, работает как рассекатель воздушного потока, что исключает возможность появления застойных зон.
Использование предложенного устройства позволяет существенно повысить качество очистки питьевой воды.