УСТРОЙСТВО ОЧИСТКИ ВОДЫ
WATER TREATMENT UNIT

Заявляемое изобретение относится к области очистки питьевой воды, конкретно к электрохимическим устройствам для очистки воды с помощью электролиза.
Устройства электрохимической очистки воды обладают наиболее широким спектром удаляемых из воды загрязнений. После данной обработки практически не меняется характерный для региона солевой состав, так как при очистке удаляются в основном примеси, внесенные в воду за счет деятельности человеческого общества. При электрохимической обработке воды не происходит накопления в устройстве удаляемых примесей, следовательно, качество обработанной воды остается неизменным в течение всего срока его эксплуатации.
Известны устройства электрохимической очистки воды, включающие электролизер и флотационную камеру и выполненные как единое целое.
В «Устройстве электрохимической обработки воды», RU 2381996, публикация 2010.02.20, имеющем металлический корпус - катод, внутри которого расположена кассета, содержащая основу, на внешней поверхности которой расположен, по меньшей мере, один электрод анод, который выполнен в виде пластины алюминиевого сплава. Кассета размещена с образованием, по меньшей мере, одного вертикального канала между поверхностью анода и поверхностью корпуса. Внизу корпуса размещено устройство для подвода обрабатываемой воды, а вверху корпуса расположено устройство для отвода обработанной воды.
Известно также «Устройство электрохимической обработки воды для устройств очистки воды», RU 2397956, публикация 2010.08.27, включающее металлический корпус цилиндрической формы - катод, внутри корпуса размещена цилиндрическая вставка из алюминиевого сплава - анод, с образованием между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью вставки полости. В одном конце корпуса размещено устройство для подвода в полость обрабатываемой воды, а в другом конце корпуса размещено устройство для отвода из полости обработанной воды. Корпус и вставка содержат контакты для подсоединения к источнику питания электрического тока. Полость между корпусом и вставкой выполнена герметичной.
Наиболее близким является решение по патенту US 7931814 «Электрический водяной фильтр», публикация 2010.12.16, который состоит из корпуса, фильтрационной среды, расположенной в корпусе. Первый электрод установлен у внутренней поверхности корпуса и состоит из электропроводящего материала, а второй электрод соединен с внутренней поверхностью корпуса, при этом второй электрод состоит из сплава, состоящем в основном из алюминия, цинка, редкоземельных металлов.
Техническая задача, решаемая данным изобретением, заключается в создании компактного устройства, обеспечивающего эффективную очистку воды, то есть электрохимическую очистку воды и окончательную фильтрацию очищенной воды.
Заявляемое устройство очистки воды содержит блок электрохимической обработки воды и съемный блок фильтра. Блок электрохимической обработки воды включает металлический корпус, образующий полость для обрабатываемой воды, внутри корпуса размещена вставка из алюминиевого сплава, с образованием между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью вставки зазора. Металлический корпус является катодом, а вставка анодом, катод и анод выполнены с возможностью подсоединения к соответствующим полюсам источника питания. Внизу корпуса установлено устройство отвода воды, соединенное с выходной частью разъемного соединения, установленной у корпуса примерно на уровне его верхнего среза. Блок фильтра выполнен с возможностью съемного размещения на корпусе блока электрохимической обработки воды и содержит корпус с установленным внутри фильтрующим элементом, устройство подвода воды и слив чистой воды. Устройство подвода воды включает входную часть разъемного соединения, выполненную с возможностью подсоединения к упомянутой выходной части разъемного соединения, при этом выходная часть разъемного соединения содержит клапан.
На первой стадии обработки воды она производится внутри блока электрохимической обработки воды, при снятом блоке фильтра. После окончания этой обработки на блок электрохимической обработки воды устанавливается блок фильтра, соединяются выходная и входная части разъемного соединения и далее производится очистка воды от остатков шлама фильтром. Клапан в разъемном соединении закрыт при расстыкованном состоянии соединения и открыт при состыкованных частях соединения.
Данное устройство очистки воды обеспечивает, с одной стороны, эффективную электрохимическую обработку воды благодаря расположению электродов между собой и организации водного пространства, обеспечивающего электрохимическую обработку воды всего объема воды за счет циркуляции, при этом процессе эффективно проходит также процесс флотации и коагуляции.
С другой стороны, эффективно организован процесс фильтрации воды от шлама. Он происходит благодаря тому, что обработанная вода отводится внизу корпуса через устройство отвода воды. При этом устройство отвода воды соединено с выходной частью соединения, установленной у корпуса примерно на уровне его верхнего среза. Важной особенностью данной конструкции является то обстоятельство, что в каждая последующая порция очищаемой воды практически не проникает в систему отвода очищенной воды блока электрохимической очистки воды. Это происходит благодаря клапану, установленному в выходной части разъемного соединения, который закрыт при расстыкованных выходной и входной частях разъемного соединения. Эта особенность конструкции позволяет повысить надежность работы устройства.
Кроме того, данная конструкция проста, технологична в изготовлении.
В частном случае для обеспечения лучшей циркуляции воды корпус блока электрохимической обработки воды выполнен цилиндрической формы, и цилиндрическая вставка также выполнена цилиндрической формы.
Вставка может быть установлена внизу корпуса, что обеспечивает режим флотации при подъеме воды в процессе электролиза.
Устройство отвода воды блока электрохимической обработки воды может включать насос.
К корпусу блока электрохимической обработки воды может быть прикреплена ручка, на которой расположено соединение между устройством отвода воды и выходным соединением. Внутри ручки, в канале соединения, может быть размещен фильтр первичной очистки после электрохимической обработки воды.
Кроме того, клапан выходной части разъемного соединения выполнен с возможностью закрывания при разъединении выходной и входной части разъемного соединения.
Устройство очистки воды компактно и обеспечивает удобство использования за счет совмещения блока электрохимической обработки воды и съемного блока фильтра. При этом устройство не только занимает небольшие габариты, но также просто в эксплуатации.
Конструкция устройства поясняется чертежами.
На Фиг.1 приведен разрез конструкции устройства для очистки воды в сборе.
На Фиг.2 приведен разрез блока электрохимической очистки воды перед проведением обработки воды.
На фиг.3 приведен разрез съемного блока фильтра.
На фиг.4 приведен пример работы устройства после электрохимической очистки, на стадии конечной фильтрации.
Устройство очистки воды (Фиг.1) содержит блок 1 электрохимической обработки воды и съемный блок 2 фильтра. Блок 1 электрохимической обработки воды включает металлический корпус 3, образующий полость 15 для обрабатываемой воды. Внутри корпуса 3 размещена вставка - электрод 4 из алюминиевого сплава, с образованием между внутренней поверхностью корпуса 3 и наружной поверхностью вставки 4 зазора 5. Металлический корпус 3 является катодом, а вставка 4 анодом, которые подсоединены к соответствующим полюсам источника питания (на чертежах не показан). Блок питания может быть выполнен в пределах блока 1 или в виде отдельного устройства, подключаемого к аноду 3 и катоду 4 через разъем. Внизу корпуса 1 установлено устройство 6 отвода воды, содержащее насос 7 и соединенное с выходной частью 7 разъемного соединения, установленной у корпуса 3 примерно на уровне его верхнего среза. Внутри выходной части 7 разъемного соединения установлен клапан, который в данном примере выполнения конструкции автоматически закрывается при расстыковке разъемного соединения. К корпусу 3 прикреплена ручка 13, внутри которой размещен фильтр 14 первичной очистки. Устройство 6 отвода воды соединено с выходной частью 7 разъемного соединения, через канал 16, расположенный внизу корпуса 3, канал внутри ручки 13, с размещенным в нем фильтром 14 первичной очистки.
Блок 2 фильтра выполнен с возможностью съемного размещения на корпусе 3 блока 1 электрохимической обработки воды и содержит корпус 9 с установленным внутри фильтрующим элементом 10, устройство 11 подвода воды и слив 12 чистой воды. Устройство 11 подвода воды включает входную часть 8 разъемного соединения, соединяемую с выходной частью 7 разъемного соединения блока 1 электрохимической обработки воды. В описываемом примере конструкции разъемного соединения происходит автоматическое закрытие отверстия клапаном (на фигурах не показан) при разъединении выходной части 7 и входной части 8.
Устройство работает следующим образом.
Блок 1 электрохимической обработки воды (Фиг.2) устанавливается на поверхность со снятым блоком 2 фильтра (Фиг.3). В полость 15 металлического корпуса 3 наливается вода, которая в дальнейшем подвергается электрохимической обработке. На электроды подается напряжение от блока питания, которое, как правило, равно 24 В, сила тока несколько ампер. В процессе электрохимической обработки в междуэлектродном пространстве, между корпусом 3 и вставкой 4 образуются гидроксиды (гидроокислы) металлов и пузырьки газов, преимущественно водорода. Поток воды за счет движения газов поднимается вверх, в полость 15. В зазор 5 (междуэлектродное пространство) подходят все новые порции воды, образующие турбулизированный поток в полости 15. Благодаря такому движению потока в свободном объеме происходят процессы флотации. Пузырьки газов захватывают мельчайшие частички шлама и поднимают вверх, где у поверхности воды образуется шлам (коагулянт), содержащий выведенные из воды примеси. В процессе обработки некоторое количество твердых примесей осаждаются на дно корпуса 3 блока 1.
После окончания процесса электрохимической обработки воды, которая продолжается примерно 4-5 минут, начинается стадия коагуляции. Она проводится путем перемешивания воды в корпусе 3 с помощью металлической мешалки. Процесс коагуляции продолжается 10-12 минут.
После этого на блок 1 электрохимической обработки воды устанавливается блок 2 фильтра (Фиг.4). Выходное соединение 7 и входное соединение 8 соединяются между собой. Включается насос 7 и обработанная вода поступает в канал, расположенный в ручке 13, где проходит ее первичная очистка фильтром 14. Далее через устройство 11 подвода воды вода поступает в корпус 9 блока фильтра, где проходит окончательную очистку от шлама в фильтре 10. Блок фильтра может содержать один или несколько фильтров. Далее через слив 12 чистой воды очищенная вода выливается в емкость 19.
При электрохимической очистке воды производится ее обеззараживание. В воде, прошедшей описанную выше обработку, значительно снижается содержание солей тяжелых металлов, органических соединений, улучшаются органолептические показатели воды.