Установка для очищення забрудненої води електроерозійною коагуляцією

Установка для очищення забрудненої води електроерозійною коагуляцією, що містить генератор електричних імпульсів, місткість для очищеної води, з'єднану трубопроводом з першою розрядною камерою, в якій розміщені металеві гранули і електроди, підключені до генератора електричних імпульсів, яка відрізняється тим, що в установку додатково введені змішувач, електролітична комірка і друга розрядна камера, електроди якої підключені до генератора електричних імпульсів, при цьому вихід змішувача з'єднаний трубопроводами з анодною і катодною зонами електролітичної комірки, всередині якої встановлені діафрагма і електроди, підключені до джерела постійного струму, а другий вхід змішувача з'єднаний зворотним трубопроводом з виходом другої розрядної камери, вхідний патрубок якої з'єднаний з анодною зоною електролітичної комірки, а перша розрядна камера входом з'єднана з катодною зоною електролітичної комірки. UA (11) 87033 (21) a200709789 (22) 31.08.2007 (24) 10.06.2009 (46) 10.06.2009, Бюл.№ 11, 2009 р. (72) МЕЛЬНИЧУК ДМИТРО ОЛЕКСІЙОВИЧ, КОПІЛЕВИЧ ВОЛОДИМИР АБРАМОВИЧ, КАПЛУНЕНКО ВОЛОДИМИР ГЕОРГІЙОВИЧ, КОСІНОВ МИКОЛА ВАСИЛЬОВИЧ, ПОЛЯКОВ ДМИТРО ВАСИЛЬОВИЧ, ЧАУСОВ МИКОЛА ГЕОРГІЙОВИЧ, ЯРОСЛАВСЬКИЙ ВАЛЕНТИН ПЕТРОВИЧ (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ (56) UA 20623 U, 15.02.2007 UA 82415 C2, 10.04.2008 (заявка а200605787, дата подання 26.05.2006) RU 2110483 C1, 10.05.1998 RU 2133223 C1, 20.07.1999 RU 2056364 C1, 20.03.1996 UA 83457 C2, 25.07.2008 (заявка 2003010557, дата подання 21.01.2003) RU 2047569 C1, 10.11.1995 US 5997717, 07.12.1999 US 6228251 B1, 08.05.2001 Шидловский А.К., Щерба А.А., Захарченко С.Н. Перспективы применения искроэрозионной коагу C2 2 (19) 1 3 87033 4 В основу запропонованого винаходу поставвстановлені електроди 13 і 14, підключені до генелена задача підвищення його ефективності і здійратора імпульсів 15. Перша розрядна камера 9 снення очищення в проточному режимі. трубопроводом 16 з'єднана з місткістю 17 для Поставлене винаходом завдання досягається очищеної води. Друга розрядна камера 11 звороттим, що в установці для очищення забрудненої ним трубопроводом 18 з'єднана з другим входом води електроерозійною коагуляцією, що містить змішувача 1. генератор електричних імпульсів, місткість для Установка для очищення забрудненої води очищеної води, з'єднану трубопроводом з першою електроерозійною коагуляцією працює таким чирозрядною камерою, в якій розміщені металеві ном. Водний розчин, що підлягає очищенню, погранули і електроди, підключені до генератора ступає через змішувач 1 і через трубопроводи 2 в електричних імпульсів, згідно винаходу в установелектролітичну комірку 3. Електролітична комірка ку додатково введені змішувач, електролітична 3 розділена на дві зони за допомогою діафрагми 4. комірка і друга розрядна камера, електроди якої В одній зоні комірки 3 встановлений анод 5, в іншій підключені до генератора електричних імпульсів, зоні встановлений катод 6. В результаті водний при цьому вихід змішувача з'єднаний трубопроворозчин є розділеним діафрагмою 4 на дві фракції. дами з анодною і катодною зонами електролітичКатод 6 і анод 5 підключені до джерела постійного ної комірки, всередині якої встановлені діафрагма струму 7. В якості джерела постійного струму моі електроди, підключені до джерела постійного же бути використаний традиційний блок живлення струму, а другий вхід змішувача з'єднаний зворот(як приклад: Б5-47). Через водний розчин, роздіним трубопроводом з виходом другої розрядної лений діафрагмою 4 на дві фракції, пропускають камери, вхідний патрубок якої з'єднаний з анодною постійний електричний струм від джерела струму зоною електролітичної комірки, а перша розрядна 7. Оскільки на шляху електричного струму у водкамера входом з'єднана з катодною зоною електному розчині знаходиться діафрагма 4, яка є іоноролітичної комірки. обмінною мембраною, це призводить до того, що в Поставлена винаходом задача вирішується за першій фракції, де знаходиться анод 5, утворюрахунок розділення розчину на фракції, збільшенється кисле середовище, а в другій фракції, де ня іонної сили водного розчину, що дозволяє у знаходиться катод 6, утворюється лужне середовисокоіонізованому розчині ефективно видаляти вище. При цьому встановлюють таку величину домішки за допомогою коагулянту і ефективно електричного струму від джерела 7, щоб кисле проводити знезараження води. середовище першої фракції мало рН не більше 5, Введення в установку електролітичної комірки а лужне середовище другої фракції мало рН не зі встановленою в ній діафрагмою і електродами, менше 9. При таких значеннях рН створюється підключеними до джерела постійного струму, довисока концентрація іонів водню H+ в кислому сезволяє збільшити іонну силу водного розчину, що редовищі і висока концентрація іонів гідроксилу дозволяє у високоіонізованому розчині ефективно ОН- в лужному середовищі, що значно збільшує видаляти домішки за допомогою коагулянту і ефеіонну силу розчину. У водних середовищах, роздіктивно проводити знезараження води. При цьому лених на фракції, реакції мають різну спрямовастворюється висока концентрація іонів водню H+ в ність. В одній фракції здійснюється з'єднання іонів кислому середовищі і висока концентрація іонів водню H+ у водному розчині з виймаємими іонами, гідроксила ОН в лужному середовищі. заряд яких по знаку протилежний заряду іонів водВведення в установку другої розрядної камери ню. У іншій фракції здійснюється активне з'єднандозволяє проводити насичення кожної фракції ня іонів гідроксилу ОН- у водному розчині з виймакислої і лужної коагулянтом в окремій розрядній ємими іонами, заряд яких по знаку протилежний камері. заряду гідроксилу. Кисле середовище при рН не Введення в установку змішувача, другим вхобільше 5 володіє вираженою антимікробною дією, дом з'єднаного за допомогою зворотного трубоа в лужній фракції при рН не менше 9 активізуютьпроводу з виходом другої розрядної камери, а вися процеси видалення важких металів і органічних ходом з'єднаного трубопроводами з анодною і сполук. З катодної зони електролітичної комірки 3 катодною зонами електролітичної комірки, дозвоводний розчин через патрубок 8 надходить в перляє зменшити рН водного розчину і додати йому шу розрядну камеру 9. З анодної зони електролівластивість кислого середовища. Оскільки кисле тичної комірка 3 водний розчин через патрубок 10 середовище володіє вираженою антимікробною надходить в другу розрядну камеру 11. В розряддією, то пригнічуюча дія на бактерії здійснюється в них камерах 9 і 11, виготовлених з діелектричного усьому циклі очищення водного розчину. матеріалу, металеві гранули 12 (наприклад, стаНа фігурі показана установка для очищення леві) розміщені рівномірним шаром на днищах між забрудненої води електроерозійною коагуляцією. електродами 13 і 14. Електроди 13 і 14 підключені Установка для очищення забрудненої води до генератора імпульсів 15. В якості генератора електроерозійною коагуляцією містить змішувач 1, імпульсів 15 може бути використаний традиційний з'єднаний через трубопроводи 2 з електролітичгенератор для електроерозійної обробки металів ною коміркою 3. Електролітична комірка 3 містить [як приклад: А.Л. Лившиц, И.С. Рогачев, М.Ш. Отдіафрагму 4. В комірці 3 встановлені анод 5 і катод то. Генераторы импульсов. М., "Энергия", 1970, 6, підключені до джерела постійного струму 7. с.213]. На електроди 13 і 14 подають електричні Електролітична комірка 3 через патрубок 8 з'єднаімпульси від генератора 15. При цьому між грануна з першою розрядною камерою 9 і через патрулами 12 виникають електричні розряди. За рахубок 10 з другою розрядною камерою 11. В розряднок електричної ерозії здійснюється утворення них камерах 9 і 11 розміщені металеві гранули 12 і коагулянту у водному розчині, який сорбує на собі 5 87033 6 іони важких металів і органічні сполуки. В каналах злипанню і, як наслідок, сприяє очищенню водних розряду температура досягає 10тис. градусів. При розчинів. такій температурі здійснюється піроліз речовин, З другої розрядної камери 11 водний розчин, що знаходяться у воді, утворюються оксиди і гідщо має кислотну реакцію, надходить через зворорооксиди того металу, гранули якого завантажені в тний трубопровід 18 на другий вхід змішувача 1. В розрядну камеру. Ці оксиди і гідрооксиди є коагурезультаті, кисла фракція через зворотний труболянтами, які активно очищають рідину. провід 18 надходить на повторний цикл і змішуєтьПід дією електричних розрядів в рідкому сереся в змішувачі 1 з вихідним водним розчином. довищі розвиваються значні гідродинамічні сили і Увесь первинний розчин набуває властивість кисвиникають ультразвукові хвилі, які приводять до лого середовища. Оскільки кисле середовище кавітації. При кавітації виникає велика кількість володіє вираженою антимікробною дією, то прикавітаційних пузирів, які при схлопуванні виділягноблююча дія на бактерії здійснюється у всьому ють енергію, що руйнує сторонні включення у воді. циклі очищення водного розчину. Первинний розКавітація супроводжується сонолюмінесценцією. чин, що змішаний в змішувачі 1 з кислою фракцією При кавітації ультразвукова хвиля у фазі розріі має кислу реакцію, знову розділяється в трубодження викликає велику напруженість в рідині, що проводі 2 на дві фракції. Одна фракція кислого приводить до локального розриву суцільного севодного розчину потрапляє в анодну зону електредовища і створення в ній пузиря, заповненого ролітичної комірки 3, де ще більше посилює свої водяною парою і розчиненими у воді газами. Чекислотні властивості, насичується коагулянтом в рез півперіоду під дією стискаючого ефекту ультрозрядній камері 11 і знову надходить через зворазвуку і сил поверхневого натягу цей пузир схлоротний трубопровід 18 в змішувач 1. Цей цикл пується. В цей момент з пузиря виривається безперервно повторюється. Інша фракція кислого спалах сонолюмінесцентного випромінювання. водного розчину потрапляє в катодну зону електВипромінює світло плазма, яка запалюється в ролітичної комірки 3, де змінює свій стан і набуває центрі пузиря, що схлопується. Швидкість схлопувластивості лужного середовища. Це приводить вання пузиря складає 1...1,5км/сек. Надзвуковий до зміни спрямованості реакцій в даній фракції. У рух породжує потужні ударні хвилі в рідині. Після ній створюється висока концентрація іонів гідротого, як ударна хвиля досягає центру, вона відбиксилу ОН-, що збільшують іонну силу розчину. Повається і починає розповсюджуватися назовні. В трапивши з катодної зони електролітичної комірки результаті, через дану точку речовини ударна 3 в першу розрядну камеру 9, лужна фракція нахвиля проходить двічі, при цьому здійснюється сичується коагулянтом. З першої розрядної камезбільшення температури. Температура плазми при ри 9 лужний водний розчин надходить через трусонолюмінесценції складає десятки тисяч градусів. бопровід 16 в ємність 17 для очищеної води. У Спектр випромінювання при сонолюмінесценції лужній фракції активно йдуть процеси видалення суцільний і такий, що росте в ультрафіолетову важких металів і органічних сполук. При цьому область. При такій високій температурі здійснюздійснюється глибоке очищення водного розчину. ється активний піроліз речовин, що знаходяться у Таким чином, збільшення іонної сили водного воді, утворюються оксиди і гідроксиди металу у розчину шляхом розділення його на дві фракції, всьому об'ємі рідини. Ударні хвилі і ультрафіолезмішування кислої фракції з первинним водним тове випромінювання приводять до загибелі бакрозчином, дія свіжоутвореним коагулянтом на дотерій, що знаходяться в рідині. Під дією ультразвумішки, дія на водний розчин кавітації і ультрафіокових хвиль здійснюється акустична коагуляція, летового випромінювання, що виникає при соносуть якої полягає в тому, що при розповсюдженні в люмінесценції, дозволяє ефективно видаляти рідині ультразвукових хвиль виникають сили, які домішки і проводити глибоке очищення і знезаразближують зважені у воді частинки, що сприяє їх ження в проточному режимі. 7 Комп’ютерна верстка Литвиненко Л. 87033 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601