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 розрядною камерою, в якій розміщені металеві гранули, перший і другий електроди, підключені до генератора електричних імпульсів, циклон, встановлений у верхній частині розрядної камери і з'єднаний з інжекційним патрубком, при цьому розрядна камера має циліндрову форму і забезпечена діелектричною дисковою перегородкою з отвором в центрі, що встановлена в нижній частині розрядної камери перпендикулярно вертикальній осі із зазором щодо циліндрової стінки розрядної камери і її днища, а в нижній частині розрядної камери по її радіусу встановлені діелектричні ребра, між якими розташовані перший і другий електроди, яка відрізняється тим, що зовні розрядної камери вище за шар металевих гранул встановлений соленоїд, підключений до джерела струму, а всередині камери додатково встановлені третій і четвертий електроди, підключені до джерела струму, причому третій електрод виконаний у вигляді незамкнутого циліндра і розташований біля стінки камери в її верхній частині, а четвертий електрод виконаний у вигляді стержня і встановлений по осі розрядної камери. (19) UA (11) (21) a200711877 (22) 29.10.2007 (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) Шидловский А.К., Щерба А.А., Захарченко С.Н. Перспективы применения искроэрозионной коагуляции в системах водоподготовки тепловых сетей // Вода і водоочисні технології. - 2003. - №2. - С.26-31 UA 51330 A, 15.11.2002 UA 20621 U, 15.02.2007 UA 82416 C2, 10.04.2008 (заявка а200605788, дата подання 26.05.2006) UA 56454 A, 15.05.2003 UA 18217 U, 15.11.2006 UA 17475 U, 15.09.2006 SU 1682325 A1, 07.10.1991 SU 1353743 A1, 23.11.1987 SU 1556758 A1, 15.04.1990 RU 2019516 C1, 15.09.1994 GB 1098837, 10.01.1968 C2 2 87055 1 3 87055 4 електричних імпульсів [Шидловский А.К., Щерба ляє створити магнітне поле в просторі між додатΑ.Α., Захарченко С.Н. Перспективы применения ковим катодом циліндрової форми і додатковим искроэрозионной коагуляции в системах водоподстержневим анодом з напрямом вектора магнітній готовки теплових сетей. Вода і водоочисні техноіндукції паралельно осі вихрового потоку рідини. логії, №2 (6), 2003]. Недоліком описаної установки Введення додаткових третього і четвертого є її низька ефективність, обумовлена незначною електродів, підключених до джерела струму, прикавітацією в розрядній камері. Це не дозволяє чому третій електрод виконаний у вигляді незамкпроводити очищення в проточній воді. нутого циліндра і розташований біля стінки камери Найбільш близькою до пропонованої установв її верхній частині, а четвертий електрод виконаки є установка для очищення забрудненої води ний у вигляді стержня і встановлений по осі розелектроерозійною коагуляцією, що містить генерарядної камери, дозволяє прискорювати рух електтор електричних імпульсів, місткість для очищеної ропровідної рідини в магнітному полі. Прискорення води, з'єднану трубопроводом з розрядною камевихрового водного потоку перед пропусканням рою, в якій розміщені металеві гранули, перший і через шар металевих гранул підсилює кавітацію в другий електроди, підключені до генератора елекрідині. Кавітація виникає при гальмуванні рідини тричних імпульсів, циклон, встановлений у верхній на металевих гранулах і розповсюджується на частині розрядної камери і з'єднаний з інжекційним великий об'єм рідини, що підвищує ефективність патрубком, при цьому розрядна камера має циліночищення водного розчину, яке не знижується при дрову форму і забезпечена діелектричною дисковеликій швидкості пропускання вихрового водного вою перегородкою з отвором в центрі, що встанорозчину через шар металевих гранул, оскільки, влена в нижній частині розрядної камери чим більше швидкість вихрового руху рідини, тим перпендикулярно вертикальній осі із зазором щоактивніше здійснюється кавітація при гальмуванні до циліндрової стінки розрядної камери і її днища, рідини на гранулах. а в нижній частині розрядної камери по її радіусу Прискорення вихрового водного потоку здійсвстановлені діелектричні ребра, між якими розтанюється в магнітному полі в просторі між додаткошовані перший і другий електроди [Патент України вим катодом циліндрової форми і додатковим стена корисну модель №20621. Спосіб очищення воржневим анодом. Це дозволяє, не порушуючи дних розчинів електроерозійною коагуляцією. МПК ламінарності потоку у вихорі рідини, прискорювати C02F9/00, Опубл.15.02.2007. Бюл. №2, 2007 p.]. рідину в магнітному полі і за рахунок цього досягаНедоліком відомої установки є низька продукти великої швидкості руху рідини і, як наслідок, тивність, обумовлена недостатньою кавітацією і великої кавітації. повільним процесом коагуляції, для прискорення Розташування додаткового стержневого четякого необхідне збільшення рН водного розчину. вертого електроду - анода по осі розрядної камери В основу запропонованого винаходу поставі виконання третього електроду - катода циліндролена задача підвищення продуктивності очищення вої форми дозволяє отримати в прианодній зоні по водних розчинів. осі вихру підвищену концентрацію іонів водню H+, Поставлене винаходом завдання досягається а в прикатодній зоні, де розташовані металеві гратим, що в установці для очищення забрудненої нули, підвищену концентрацію іонів гідроксила ОНводи електроерозійною коагуляцією, що містить . Це значно збільшує іонну силу розчину. У зоні генератор електричних імпульсів, місткість для розташування гранул виникає лужне середовище, очищеної води, з'єднану трубопроводом з розрядв цій же зоні утворюється коагулянт, що приводить ною камерою, в якій розміщені металеві гранули, до активізації процесів осадження важких металів і перший і другий електроди, підключені до генераорганічних сполук. Виконання третього електроду тора електричних імпульсів, циклон, встановлений у вигляді незамкнутого циліндра виключає появу у верхній частині розрядної камери і з'єднаний з короткозамкнутого витка в магнітному полі, що інжекційним патрубком, при цьому розрядна камезменшує втрати електричної енергії при створенні ра має циліндрову форму і забезпечена діелектмагнітного поля. ричною дисковою перегородкою з отвором в На Фіг.1 приведена схема установки для очицентрі, що встановлена в нижній частині розрядної щення води електроерозійною коагуляцією. На камери перпендикулярно вертикальній осі із зазоФіг.2 показана схема підключення електродів в ром щодо циліндрової стінки розрядної камери і її розрядній камері. днища, а в нижній частині розрядної камери по її Установка для очищення забрудненої води радіусу встановлені діелектричні ребра, між якими електроерозійною коагуляцією складається з розрозташовані перший і другий електроди, згідно рядної камери 1, виготовленої з діелектричного винаходу зовні розрядної камери вище за шар матеріалу. Розрядна камера 1 своєю верхньою металевих гранул встановлений соленоїд, підключастиною з'єднана з циклоном 2, який, у свою черчений до джерела струму, а всередині камери догу, з'єднаний з інжекційним патрубком 3. В розряддатково встановлені третій і четвертий електроди, ній камері 1 розміщені металеві гранули 4, які розпідключені до джерела струму, причому третій ташовані на дні камери 1 у електродів 5 і 6, електрод виконаний у вигляді незамкнутого цилінпідключених до генератора електричних імпульсів дра і розташований біля стінки камери в її верхній 7. Електроди 5 і 6 розташовані між діелектричними частині, а четвертий електрод виконаний у вигляді ребрами 8. Діелектричні ребра 8 встановлені верстержня і встановлений по осі розрядної камери. тикально в зоні з'єднання бічної стінки і дна розряВведення в установку соленоїда, підключеного дної камери 1 по її радіусу. Всередині розрядної до джерела струму і встановленого зовні розрядкамери 1 в нижній її частині перпендикулярно верної камери вище за шар металевих гранул, дозвотикальній осі встановлена діелектрична дискова 5 87055 6 перегородка 9 з отвором 16 в центрі. Дискова пеприводить до локального розриву суцільного серегородка 9 встановлена із зазором щодо циліндредовища і створення в ній пузирів, заповнених рової стінки розрядної камери 1 і її днища. Розряводяною парою і розчиненими у водному розчині дна камера 1 через трубопровід 10 з'єднана з газами. Через півперіоду під дією стискаючого місткістю 11 для очищеної води. У днищі камери 1 ефекту ультразвуку і сил поверхневого натягненвстановлений другий вихідний трубопровід 17. ня, ці пузирі схлопуються. У цей момент з пузирів Зовні розрядної камери 1 вище за шар гранул 4 вириваються спалахи сонолюмінесцентного вивстановлений соленоїд 12, підключений до джепромінювання. Випромінює світло хмарка плазми, рела струму 13. Всередині камери 1 встановлені яка запалюється в центрі пузиря, що схлопується. третій 14 і четвертий 15 електроди, підключені до Швидкість схлопування пузиря рівна 1..1,5км/сек. джерела струму 13, причому третій електрод 14 Надзвуковий рух породжує потужні ударні хвилі в виконаний у вигляді незамкнутого циліндра і розрідині. Після того, як ударна хвиля досягне центру ташований біля стінки камери 1 в її верхній частипузиря, вона відбивається і починає розповсюджуні, а четвертий електрод 15 виконаний у вигляді ватися назовні. В результаті, через дану точку рестержня і встановлений по осі розрядної камери 1. човини в пузирі ударна хвиля проходить двічі, при Установка для очищення забрудненої води цьому здійснюється збільшення температури. Теелектроерозійною коагуляцією працює таким чимпература плазми при сонолюмінесценції складає ном. В розрядну камеру 1 зверху вниз через цикдесятки тисяч градусів. Спектр випромінювання лон 2, з'єднаний з інжекційним патрубком 3, надпри сонолюмінесценції суцільний, такий, що росте ходить забруднена вода для очищення. Вода в в ультрафіолетову область. При такій високій темінжекційний патрубок 3 надходить під тиском. Це пературі здійснюється активний піроліз речовин, дозволяє значно збільшити кінетичну енергію ріщо знаходяться у воді, утворюються оксиди і гіддини при збереженні ламінарного потоку. В інжекрооксиди металу у всьому об'ємі рідини. Ударні ційному патрубку 3 рідина отримує приріст швидхвилі і ультрафіолетове випромінювання привокості при ламінарному потоці її руху. У циклоні 2 дять до загибелі бактерій, що знаходяться в рідині. здійснюється вихрове закручування потоку, при Очищена вода виходить через отвори в циліндроякому рідина, переміщаючись по спіралі, потрапвій стінці камери у її дна безперервним потоком. ляє в розрядну камеру 1. Із збільшенням швидкоНа електроди 5 і 6 подають електричні імпульси сті потоку кінетична енергія рухомої рідини збільвід генератора 7. В якості генератора електричних шується. У верхній частині розрядної камери 1 імпульсів може бути використаний традиційний водний потік, що є електролітом, додатково пригенератор для електроерозійної обробки металів скорюється в магнітному полі в просторі між дода[як приклад: А.Л.Лившиц, И.С.Рогачев, М.Ш.Отто. тковим катодом 14 циліндрової форми і додаткоГенератори импульсов. Μ., «Энергия», 1970, вим стержневим анодом 15, розташованим по осі с.213.]. вихрового потоку, при цьому вектор магнітної індуПід час проходження імпульсів струму через кції магнітного поля направлений паралельно осі ланцюжки, утворені металевими гранулами 4, по вихрового потоку рідини. Магнітне поле створюланцюгах, що огинають діелектричні ребра 8, між ється соленоїдом 12, підключеним до джерела окремими гранулами 4 і електродами 5 і 6 виникаструму 13. Цим досягається велика швидкість ріють електричні розряди. При цьому, за рахунок дини при збереженні ламінарності потоку. В розелектричної ерозії, здійснюється утворення коагурядній камері 1 розміщують металеві гранули 4, лянту у водному розчині. В каналах розряду тем(наприклад, сталеві), які розташовують на дні капература досягає 10тис. градусів. При такій теммери 1 у електродів 5 і 6, підключених до генерапературі здійснюється піроліз речовин, що тора електричних імпульсів 7. Металеві гранули знаходяться у воді, утворюються оксиди і гідроокзавантажують в такій кількості, щоб при вихровому сиди того металу, гранули якого завантажені в русі рідини вони розташовувалися вище за діелекрозрядну камеру. Ці оксиди і гідрооксиди є коагутричні ребра 8 і забезпечували проходження елеклянтами, які сорбують на собі іони важких металів, тричного струму по гранулах 4 між електродами 5 і органічні сполуки і ін. У міру руйнування метале6. Вихровий рух рідини виносить металеві гранули вих гранул 4 в розрядну камеру 1 завантажують до стінки циліндрової розрядної камери 1 в зону, нові порції металевих гранул. Під дією електричде встановлені електроди 5 і 6 і діелектричні ребних розрядів між гранулами 4 в рідкому середовира 8. При гальмуванні рідини на металевих гранущі також розвиваються значні гідродинамічні сили і лах 4 виникає кавітація за рахунок переходу ламівиникають ультразвукові хвилі, які ще більше піднарного руху рідини в турбулентний. За рахунок силюють кавітацію і сонолюмінесценцію, що винистрибків гідравлічного тиску і гідравлічних ударів в кли при гальмуванні вихрового потоку рідини на рідині виникають ультразвукові хвилі. Кавітація гранулах 4. Крім того, під дією ультразвукових розповсюджується на весь об'єм рідини в зоні розхвиль здійснюється акустична коагуляція, суть якої ташування металевих гранул 4. Накопичена кінеполягає в тому, що при розповсюдженні в рідині тична енергія рухомої рідини вивільняється в зоні ультразвукових хвиль виникають сили, що зблиметалевих гранул 4. При цьому в зоні розташужують зважені у воді частинки, що сприяє їх зливання металевих гранул 4 виникає велика кількість панню і, як наслідок, сприяє очищенню водних кавітаційних пузирів, які при схлопуванні виділярозчинів. ють енергію, що руйнує сторонні включення у воді. Водний розчин, що має лужну реакцію і пройКавітація супроводжується сонолюмінесценцією. шов обробку коагулянтами і дію кавітації і соноПри кавітації ультразвукова хвиля у фазі розрілюмінесценції, проходить через зазор між діелектдження викликає велику напруженість в рідині, що ричною дисковою перегородкою 9 і бічною стінкою 7 87055 8 розрядної камери 1 і потрапляє через трубопровід провід 17 надходить на додаткове очищення, яке 10 в ємність 11, де здійснюється осадження доміможе бути здійснене шляхом повторного пропусшок. Частина водного розчину, що має кислую кання водного розчину через розрядну камеру 1. реакцію, через отвір 16 і другий вихідний трубо Комп’ютерна верстка В. Мацело 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