УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД АСИММЕТРИЧНЫМ ТОКОМ
DEVICE FOR WASTE WATER TREATMENT WITH ASYMMETRIC CURRENT

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в металлургической и машиностроительной областях промышленности, в частности, в электролизных установках при электрохимической очистке сточных вод.
Из уровня техники широко известно применение устройств для получения асимметричного тока в электролизных установках для очистки промышленных сточных вод, многообразный спектр которых предполагает необходимость регулировки параметров асимметричного тока для качественной очистки.
Известно, например, устройство для получения асимметричного тока, используемое для питания электролизных установок при электрокоагуляционной очистке маслоэмульсионных сточных вод, содержащее два регулируемых выпрямителя, два контактора и последовательно соединенные задающий регулируемый импульсный генератор, регулируемый делитель частоты и регулируемый ждущий мультивибратор, причем выводы контактов обоих контакторов объединены, и их общая точка соединения образует второй выходной вывод, вход задающего регулируемого импульсного генератора соединен с входами выпрямителей, а выходы регулируемого ждущего мультивибратора соединены с обмотками контакторов (Авторское свидетельство СССР №1056409 А, дата приоритета 10.09.1982, дата публикации 23.11.1983, авторы: Г.М. Зограф, Т.И. Халтурина и др., RU).
Недостатком известного устройства является малый ресурс работы в связи с подверженностью контактов выгоранию под воздействием дугового разряда, появляющегося на контактах при изменении полярности тока электролиза, а также необходимость постоянного контроля оператором оптимальности условий очистки сточных вод.
Известно также устройство для получения асимметричного тока, содержащее последовательно соединенные между собой регулируемый импульсный генератор, регулируемый делитель частоты и регулируемый ждущий мультивибратор с двумя выходами, а также входные и выходные выводы для подключения соответственно питающей сети и нагрузки - электролизера, причем вход импульсного генератора соединен с входными выводами, а для повышения надежности в устройство введены регулируемый автотрансформатор с двумя выходами, два понижающих трансформатора и два тиристорных коммутатора, причем вход автотрансформатора соединен с входами регулируемого импульсного генератора, вход каждого из понижающих трансформаторов соединен с одним из выходов автотрансформатора, а выход - с первым входом одного из тиристорных коммутаторов, второй управляющий вход каждого из которых соединен с соответствующим выходом ждущего мультивибратора, первый выход одного тиристорного коммутатора соединен со вторым выходом другого тиристорного коммутатора, и их общая точка соединения образует один из выходных выводов, а другой выходной вывод образован общей точкой соединения соответственно второго и первого выходов указанных коммутаторов (Авторское свидетельство СССР №1541740 А1, дата приоритета 05.05.1988, дата публикации 07.02.1990, авторы: Г.М. Зограф, Т.И. Халтурина, Т.Я. Пазенко, RU).
Недостатком данного устройства является невысокий КПД, обусловленный тем, что тиристорные коммутаторы устройства одновременно с коммутацией тока выполняют функции выпрямителей тока, поэтому через электролизер проходят пульсирующие с промышленной частотой прямой и обратный токи. Тепловые потери гармоник пульсирующего тока уменьшают общий КПД устройства.
В качестве прототипа принято устройство для очистки сточных вод, выполненное на основе устройства для получения асимметричного тока, которое содержит выполненные в виде импульсных преобразователей тока управляемый источник прямого тока и управляемый источник обратного тока, коммутатор тока, выполненный в виде ключевого инвертора на полупроводниковых приборах, электролизер, блок датчиков контролируемых параметров очистки сточных вод, компьютер, блок управления коммутатором тока и источниками прямого и обратного тока электролизера. В данном устройстве оператор выбирает на компьютере программу электрохимической очистки сточных вод, вводит заданные параметры очистки сточных вод и включает электропитание всех блоков установки. Управляемый источник прямого тока и управляемый источник обратного тока вырабатывают по заданной программе требуемые уровни и длительности асимметричного тока, обеспечивающего очистку сточных вод в электролизере. Процесс электролиза непрерывно контролируется блоком датчиков параметров очистки сточных вод, сигналы с которого поступают на компьютер. При отклонении контролируемых параметров очистки от заданных программой значений компьютер вырабатывает сигналы рассогласования, изменяющие через блок управления и коммутатор тока длительность и уровни импульсов прямого и обратного тока до совпадения контролируемых параметров очистки с заданными в программе значениями (Патент РФ №2431231 С1, дата подачи заявки 28.07.2010, дата публикации 10.10.2011, авторы: Т.И. Халтурина и др., RU, прототип).
Недостатками прототипа являются: во-первых, зашламление межэлектродного пространства в процессе подачи на электроды обратного тока, обусловленное отсутствием системы вибрации электролизера; во-вторых, повышенный расход электроэнергии из-за использования двух постоянно включенных источников питания, причем, когда один из них находится в работе, второй находится на холостом ходу; в-третьих, сложность в обслуживании из-за необходимости подбора и загрузки программы управления при каждом цикле обработки, что свидетельствует о низких эксплуатационных качествах устройства.
Технической проблемой, решаемой изобретением, является улучшение эксплуатационных качеств устройства для очистки сточных вод асимметричным током путем оптимизации энергозатрат при получении асимметричного тока введением единого источника прямого и обратного тока, снижения негативного воздействия зашламления межэлектродного пространства в процессе очистки сточных вод, а также путем автоматизации процесса очистки сточных вод.
Для решения технической проблемы предложено устройство для очистки сточных вод асимметричным током, содержащее электролизер, управляемый источник питания электролизера, формирующий прямой и обратный токи, соединенный с коммутатором тока, подключенным к электродам электролизера, и блок управления источником питания электролизера, коммутатором тока и блоком датчиков контролируемых параметров очистки сточных вод. Новым является то, что устройство дополнительно содержит вибрационный блок электролизера и блок датчиков контроля состава сточных вод, поступающих на обработку, а в качестве блока управления содержит программируемый контроллер управления с сенсорной панелью оператора, связанные также с дополнительными блоками, для автоматического контроля и регулирования технологического процесса.
Согласно изобретению, устройство содержит единый управляемый источник питания электролизера, формирующий импульсный прямой и обратный ток с различными величинами амплитуд и длительности положительных и отрицательных полярностей с возможностью смены полярности в процессе работы электролизера.
На чертеже показана структурная схема устройства для очистки сточных вод асимметричным током.
Устройство для очистки сточных вод асимметричным током содержит один управляемый источник прямого и обратного тока 1 с двумя выходами разной полярности, с которыми связан коммутатор тока 2, подключенный к электродам электролизера 3, блок датчиков 4, контролирующих параметры поступающих на очистку сточных вод, блок датчиков 5, контролирующих параметры очистки сточных вод, вибрационный блок 6 для осуществления вибрационного воздействия на электролизер, программируемый контроллер управления 7, связанный с сенсорной панелью оператора ввода-вывода информации 8. При этом программируемый контроллер управления 7 также связан с указанными блоками 1, 2, 4, 5 и 6 для автоматического контроля и регулирования технологического процесса очистки сточных вод.
Устройство для очистки сточных вод асимметричным током работает следующим образом. Оператор выбирает на сенсорной панели 8 программу управления электрохимической очистки сточных вод, вводит заданные параметры очистки сточных вод и включает электропитание всех блоков установки. Качество стоков контролируется блоком 4 датчиков параметров поступающих на очистку сточных вод. На основании данных показаний программируемый контроллер управления 7 производит первый этап корректировки, сопоставляя заданную программу и фактические параметры качества сточных вод. Управляемый источник прямого и обратного тока 1 вырабатывает по заданной программе требуемые уровни и длительности асимметричного тока, обеспечивающего очистку сточных вод в электролизере 3. Процесс электролиза непрерывно контролируется блоком 5 датчиков параметров очистки сточных вод, сигналы с которого поступают в программируемый контроллер управления 7. При отклонении контролируемых параметров очистки от заданных программой значений программируемый контроллер управления 7 вырабатывает сигналы рассогласования, изменяющие через программируемый контролер управления 7 и коммутатор тока 2 длительность и уровни импульсов прямого и обратного тока до совпадения контролируемых параметров очистки с заданными в программе значениями. В момент подачи на электролизер 3 обратного тока программируемый контроллер управления 7 параллельно включает вибрационный блок 6 электролизера, осуществляющий вибрационное воздействие с частотой 40-60 Гц для ускорения процесса осаждения шлама и снижения влияния процесса зашламления межэлектродного пространства на электрообработку сточных вод.
Таким образом, достигается возможность автоматизации процесса очистки сточных вод от технологических загрязнений.
Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в расширении арсенала технических средств для очистки сточных вод асимметричным током, используемых для оптимизации энергозатрат при получении асимметричного тока, снижения негативного воздействия зашламления межэлектродного пространства и достижения автоматизации процесса очистки сточных вод от технологических загрязнений.