УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

Предлагаемая полезная модель относится к электрохимическим технологиям очистки воды и может быть использована в бытовых условиях для дополнительной очистки водопроводной воды и для получения питьевой воды из природных вод питьевого водоснабжения.
Известны различные устройства для электрохимической обработки питьевой воды.
В патенте на полезную модель РФ №95326 «Бытовое устройство для электрохимической обработки питьевой воды», публикация 27.06.2010, устройство содержит емкость реактора с расположенным в нем пакетом электродов на основе алюминия, емкость фильтра с фильтровальным элементом, включенная в систему подачи воды потребителю, включающая также клапан и насос.
В патенте на полезную модель РФ №48971 «Устройство для электрохимической очистки питьевой воды», публикация 10.11.2005, устройство содержит установленный в корпусе электродный блок, в котором установлен пакет параллельных электродов и анод, флотатор, выполненный в отдельном корпусе, фильтры грубой и тонкой очистки, средство для сбора шлама и помпу для сброса шлама, а также насос для подачи чистой воды потребителю.
В патенте на изобретение РФ №2417951 «Способ для электрохимической очистки питьевой воды и устройство для его реализации», публикация 10.05.2011 устройство содержит реактор с пакетом параллельных растворимых электродов, реактор отстойник, где воду подвергают электрофлотации с использованием пакета нерастворимых электродов в режиме наполнения и отстоя. После подъема коагулянта к горловине реактора-отстойника коагулянт сливают, а воду фильтруют. Слив коагулянта осуществляют вытесненным объемом воды через средство удаления коагулянта, сливают оставшуюся в емкости реактора-отстойника воду, подвергая ее при этом финишной очистке путем подачи напряжения питания на дополнительный пакет нерастворимых электродов, размещенных в потоке сливаемой воды.
К недостаткам известных устройств можно отнести наличие растворимых электродов из алюминия, что вызывает необходимость время от времени их менять и приводит к значительным неудобствам в эксплуатации, удорожанию эксплуатационных расходов известного устройства. Применение этих электродов приводит к значительному повышению концентрации алюминия и его соединений в воде, что при длительном приеме такой воды человеком неизвестным образом может сказаться на его здоровье, а также необходимости наличия системы по удалению хлопьев коллоида, образующегося в результате растворения алюминия в воде.
Решаемая полезной моделью техническая задача состояла в создании устройства:
- работающего в автоматическом режиме эксплуатации от заливки новой порции воды в реактор до перемещения обработанной воды (воды готовой для использования) в резервуар для хранения и подготовки устройства для приема новой порции, обрабатываемой воды, что существенно бы упростило процесс эксплуатации устройства;
- работающего без использования алюминиевых электродов, что позволило бы уйти от проблемы повышенного содержания алюминия в воде, и наличия хлопьев коллоида в обработанной воде, а также позволило бы уменьшить эксплуатационные издержки;
- эффективно удаляющего растворимые в воде хлорорганические соединения;
Сущность предлагаемой полезной модели состоит в том, что устройство для электрохимической обработки питьевой воды включает реактор с емкостью, которой расположены нерастворимые электроды, герметичный расходный бак и блок управления. В верхней части емкости реактора расположено устройство подачи очищаемой воды, в днище устройство для сброса шлама, в нижней части емкости установлено устройство для вывода очищенной воды в расходный бак и сброса воды со шламом, а также в верхней части емкости установлен датчик максимального уровня воды, а в нижней части емкости установлен датчик, определяющий минимальный уровень очищенной воды. Расходный бак снабжен устройством для подачи сжатого воздуха в бак и устройством слива воды. Нерастворимые электроды, устройство подачи очищаемой воды, устройство для сброса шлама, устройство вывода очищенной воды в расходный бак и сброса воды со шламом, датчик максимального уровня и датчик минимального уровня реактора, а также устройство для подачи сжатого воздуха в расходный бак, подсоединены к блоку управления.
В частном случае в устройстве для электрохимической обработки воды нерастворимые электроды закреплены в днище емкости реактора и выполнены в виде параллельно расположенных пластин.
Кроме того, нерастворимые электроды могут быть выполнены из графита.
В частности, электродное пространство первого электрода отделено от остального пространства емкости реактора разграничительной сеткой, что позволяет изменять окислительно-восстановительный потенциал воды. Изменение окислительно-восстановительного потенциала достигается за счет перемещения электронов к аноду из общего объема реактора и создания зоны с высокой концентрацией окисленных веществ. Разграничительная сетка препятствует обратной миграции окисленных веществ. Таким образом, в остальной части реактора создается зона с дефицитом электронов, что создает отрицательный окислительно-восстановительный потенциал.
В частности, устройство вывода очищенной воды в расходный бак и сброса воды со шламом снабжено первым перекачивающим насосом, выход которого соединен магистралью перекачки очищенной воды в расходный бак и вторым перекачивающим насосом, предназначенным для сброса воды со шламом.
В частности, устройство оснащено выводом шламовых остатков окисленных веществ, выход которого соединен с третьим перекачивающим насосом, предназначенным для сброса воды со шламом из зоны, ограниченной разграничительной сеткой.
Для постоянного обеззараживания очищенной воды, в верхней части расходного бака дополнительно установлен источник ультрафиолетового излучения, в частности, светодиод с ультрафиолетовым спектром излучения.
Расходный бак может быть дополнительно снабжен датчиком избыточного давления воздуха, соединенным с блоком управления, для обеспечения безопасности работы устройства.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется блок-схемой устройства для электрохимической обработки питьевой воды, представленной на Фиг.1.
Устройство содержит емкость 1 реактора, первый электрод 2, - второй электрод 3, расходный бак 4, блок 5 управления, вентильное устройство 6, устройство 7 перекачки очищенной воды, первое 8 устройство слива шламовых остатков, второе устройство 9 слива шламовых остатков, входной штуцер 10, заливной штуцер 11, разбрызгиватель 12, магистраль 13 слива шламовых остатков в канализацию, разграничительная сетка 14, устройство 15 индикации верхнего уровня воды в емкости реактора, устройство 16 индикации нижнего уровня воды в емкости реактора, устройство 17 индикации минимального уровня воды в расходном баке, штуцер 18 компрессора, штуцер 19 подачи очищенной воды потребителю, датчик 20 избыточного давления воздуха, электрический компрессор 21, магистраль 22 слива очищенной воды потребителю, обратный клапан 23, ультрафиолетовый диод 24.
Полезная модель состоит из четырех основных блоков: емкости 1 реактора, расходного бака 4, компрессора 21 и блока управления 5.
Реактор содержит емкость 1, в которую вмонтированы два графитовых электрода в виде пластин: первый электрод 2 и второй электрод 3, разграничительная сетка 14, разбрызгиватель 12 с заливным штуцером 11. На дне емкости 1, снаружи реактора, установлены три насоса: устройства 7 перекачки очищенной воды, первого устройства 8 слива шламовых остатков, второго устройства 9 слива шламовых остатков, служащие для перелива чистой воды из емкости 1 реактора в расходный бак 4 и для слива остатков воды со шламом в канализацию при завершении работы реактора. На боковой поверхности емкости 1 реактора установлены два датчика уровня 15 и 16, которые отслеживают верхний уровень при заливке воды в реактор, датчик 15 и уровень, до которого сливается вода при переливе чистой воды в расходный бак, датчик 16. Датчики уровня 15 и 16 могут быть изготовлены в виде винтов из токопроводящего пластика, что обеспечивает наличие электрического контакта между общим электродом и датчиком и, как следствие, подачу электрического сигнала в блок управления 5 при погружении датчика в воду. Роль общего электрода выполняет один из электродов 2 или 3, на который в необходимое время рабочего цикла блоком управления 5 подается электрическое напряжение управления.
Расходный бак 4 (бак обработанной воды) представляет собой герметичную емкость, к которой через штуцер 18 от компрессора 21 подводится сжатый воздух для обеспечения давления подъема воды из расходного бака до крана чистой воды потребителя (на схеме не показан). При открытии потребителем крана чистой воды вода из расходного бака, вытесняясь сжатым воздухом, поступает потребителю.
Сверху расходного бака установлены датчик 20 избыточного давления воздуха, который управляет работой компрессора 21, выключает его при достижении заданного давления воздуха в расходном баке и включает его при падении давления воздуха ниже заданного, и ультрафиолетовый светодиод 24, необходимый для поддержания стерильности чистой воды, который работает постоянно после включения прибора.
На боковой стенке бака 1 установлены штуцер для перелива чистой воды из реактора (на фиг.1 не указан)) и датчик 17 устройства индикации минимального уровня воды в расходном баке, который отслеживает нижний минимальный уровень воды в расходном баке, с которого запускается новый рабочий цикл. Для работы датчика 17 уровня на дне расходного бака установлен электрод (на схеме не показан), на который с блока управления 5 подается электрическое напряжение. Датчик уровня 17 и электрод изготовлены и работают аналогично датчикам уровня 15 и 17 емкости 1 реактора.
Устройство для электрохимической обработки питьевой воды работает следующим образом:
При подаче напряжения питания на блок управления 5, последний определяет уровень воды в емкости реактора 1. При уровне воды в реакторе ниже устройства индикации максимального уровня воды 15 в реакторе, блок управления 5 подает команду на открытие вентильного устройства 6, подавая тем самым исходную воду в емкость реактора 1. По достижению уровня воды, устройства индикации максимального уровня 15, блок управления подает команду на закрытие вентильного устройства 6. Далее, блок управления 5 подает постоянное напряжение на электроды 2 и 3. Включен режим электрообработки воды. Во время обработки конвективные потоки, формирующиеся при электролизе обрабатываемой воды, создают условия активного многократного перемешивания обрабатываемой воды. По окончанию электрообработки воды включается цикл перекачивания обработанной воды в расходный бак 4 чистой воды. Перекачивание производится при условии, когда уровень воды в расходном баке 4 ниже устройства 17 индикации минимального уровня воды. Объем емкости реактора 1 и расходной емкости 4 выбраны таким образом, чтобы вода из емкости 1 реактора была полностью перекачана в расходный бак 4. При уровне воды в расходном баке 4 выше устройства 17 индикации минимального уровня, установка переходит в режим ожидания и режим перекачивания обработанной воды включается только после падения уровня воды ниже устройства 17 индикации минимального уровня. По окончанию перекачивания обработанной воды, при падении уровня воды в реакторе 1 ниже устройства 16 индикации минимального уровня воды в емкости 1 реактора, блок управления 5 отключает устройство перекачки очищенной воды 7 и включает устройства 8 и 9 слива шламовых остатков. Устройства 8 и 9 слива шламовых остатков работают по заданному промежутку времени, запрограммированному в блоке управления 5. Временной промежуток выбран из условия гарантированного полного откачивания шламовых остатков из емкости 1 реактора. По окончанию режима откачивания шламовых остатков цикл обработки повторяется.