Електрореактор з рухомими електродами для очищення шахтних вод

Реферат: Електрореактор з рухомими електродами для очищення шахтних вод містить корпус, перфоровані анод, катод та біполярні електроди, виконані рухомими, струмопровідні елементи з отворами, секції очищення, систему подачі, розподілу, збору і відведення води. UA 80133 U (54) ЕЛЕКТРОРЕАКТОР З РУХОМИМИ ЕЛЕКТРОДАМИ ДЛЯ ОЧИЩЕННЯ ШАХТНИХ ВОД UA 80133 U UA 80133 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області фізико-хімічного очищення води і може бути використана для очищення шахтних вод вугледобувних підприємств та виробничих стічних вод. Відомий апарат для очищення шахтних вод, що складається із корпусу із стаціонарнозафіксованими електродами, які розташовані паралельно потоку води, систем подачі, розподілу, збору і відведення води [1]. Недоліком вказаного винаходу є низька ступінь очищення води при зміні концентрації забруднюючих домішок, за рахунок високого газонасичення міжелектродного об'єму, зниження ступеня підводу забруднюючих домішок до електродної поверхні, при збільшенні сили електричного струму на забезпечення процесів очищення води. Найближчим за технічною суттю до запропонованого рішення є апарат, який складається з корпусу, в якому розташовані перпендикулярно потоку рідини стаціонарно-зафіксовані крайні перфоровані анод, катод та біполярні електроди, із нерозчинними струмопровідними елементами з наскрізними отворами, що поділяють простір установки на секції очищення, системи подачі, розподілу, збору і відведення води [2]. Недоліком вказаного винаходу є недостатня ступінь очищення рідини, особливо, щодо вилучення іонів металів з води із змінною мінералізацією, за рахунок високих омічних втрат у секціях очищення води в апараті, завищених густин струму на електродах та завищених об'ємних густин струму в міжелектродному об'ємі апарата при підвищених значеннях мінералізації води. Корисна модель направлена на урівноваження густин струму на електродних поверхнях, урівноваження об'ємних густин струму в міжелектродному об'ємі апарата при підвищених значеннях мінералізації води, за рахунок динамічної зміни міжелектродної віддалі рухом електродів в об'ємі апарата, що дозволить оптимізувати перебіг процесів очищення води та загалом підвищити ступінь очищення води. Поставлена задача вирішується тим, що в електрореакторі з рухомими електродами для очищення шахтних вод, який складається з корпусу, в якому розташовані перпендикулярно потоку рідини крайні перфоровані анод, катод та біполярні електроди, із нерозчинними струмопровідними елементами з наскрізними отворами, що поділяють простір установки на секції очищення, систем подачі, розподілу, збору і відведення води, згідно з корисною моделлю, перфоровані анод, катод та біполярні електроди виконані рухомими. При збільшенні мінералізації води в секціях очищення, величина густин струму на електродній поверхні та величина об'ємних густин струму в міжелектродному об'ємі апарата зростає при підтриманні необхідних потенціалів на електродах. За рахунок того, що густина струму на електродах та об'ємна густина струму при збільшеній мінералізації води є високими, відбувається швидке газонасичення в міжелектродному об'ємі апарата, зниження ступеня підводу забруднюючих домішок до електродної поверхні, зростання непродуктивних затрат електроенергії при очищенні води. Виконання електродів рухомими та розсуваючи їх, збільшуючи відстань між ними, дозволяє зменшити об'ємну густину струму в міжелектродному об'ємі апарата, при збільшеній мінералізації води, що призведе до зниження газонасичення в секціях очищення в пристрої, та дозволить підвищити ступінь очищення води в установці. Система для розсування та зсування електродів може бути виконана, наприклад, у вигляді зубчато-обертального механізму із направляючими профілями. На кресленні показана конструкція електрореактора з рухомими електродами для очищення шахтних вод (Горизонтальний розріз). Електрореактор складається з корпусу 1, в якому розташовані перпендикулярно потоку рідини крайні перфоровані анод 2, катод 3 та біполярні електроди 4, із нерозчинними струмопровідними елементами з наскрізними отворами. Збір флотошламу з міжелектродного простору забезпечується через наскрізні отвори 5 у накопичувальний карман 6 та наступним його відведенням по трубопроводу 7. Електрореактор для очищення шахтних вод обладнаний системами подачі 8, розподілу 9, збору 10 та відведення 11 оброблюваної води, запірною арматурою 12, 13 та 14. Система для розсування та зсування електродів в апараті обладнана головним зубчатим обертальним шківом 15 та направляючими профілями 16. Направляючі профілі 16 нерухомо з'єднані з анодом, катодом та біполярними електродами. Обертальні шківи 17 з'єднанні зубчасто із направляючими профілями 16. Електрореактор з рухомими електродами для очищення шахтних вод працює таким чином. n+ Шахтна вода, яка містить забруднюючі домішки (Ме ), надходить по системі подачі 1, із регулюванням по витраті води за допомогою запірної арматури 12, та розподіляється системою 9 в корпусі 1, в якому перпендикулярно потоку рідини встановлені перфоровані анод 2, катод 3 та біполярні електроди 4, що розділяють об'єм апарата на секції очищення. Підтримання необхідних потенціалів на електродах, раціональних густин струму на електродах та об'ємних 1 UA 80133 U n+ 5 10 15 20 25 30 35 -1 густин струму, забезпечує утворення нерозчинних сполук Ме (ОН )n в міжелектродному об'ємі апарата. По мірі проходження в отворах біполярних електродів вода із прикатодного шару змішується з водою із прианодного шару в секції очищення. Загальна величина рН рідини залишається нейтральною 7,5-8,5. При збільшенні (зменшенні) мінералізації води за рахунок підтримання необхідних потенціалів на електродах величина, як густин струму на електродній поверхні так, і величина об'ємних густин струму в міжелектродному об'ємі апарата зростає (знижується). Це призводить до підтримання завищених (занижених) значень як, густин струму на електродній поверхні так, і об'ємних густин струму в міжелектродному об'ємі апарата. Для запобігання підвищенню газонасичення в між електродному об'ємі апарата, зниженню ступеня підводу забруднюючих домішок до електродної поверхні, зростанню непродуктивних затрат електроенергії при очищенні води із підвищенням (зниженням) її мінералізації, електроди виконано рухомими вздовж апарата. Віддаль між електродами зменшується (збільшується) за рахунок обертання головного зубчастого шківа 15 проти (за) годинникової(ою) стрілки(ою), який надає взаємоузгодженого повздовжнього руху направленим профілям 16, які щільно закріплені на катоді, аноді та біполярних електродах. Повздовжній рух одних направлених профілів призводить до взаємоузгодженого рівномірного руху інших повздовжніх профілів за допомогою обертання шківів 17, які зубчасто з'єднанні з ними. При цьому віддаль між електродами зменшується (збільшується) рівномірно. Розсування та зсування електродів може бути виконано плоскопаралельним їх переміщенням. За рахунок рівномірної зміни віддалі між електродами досягається урівноваження густин струму на електродних поверхнях, урівноваження об'ємних густин струму в міжелектродному об'ємі апарата при підвищених (понижених) значеннях мінералізації води, що в загальному забезпечує стабільність роботи апарата та підтримання високої ефективності очищення води. При очищенні води в міжелектродному об'ємі апарата утворюється флотаційний осад, який, по мірі його накопичення, відводиться крізь наскрізні отвори 5 у накопичувальний карман 6 та згодом відводиться по трубопроводу 7 при відкриванні запірної арматури 13, а очищена вода збирається системою 10 та відводиться системою 11 з регулюванням по об'єму води запірною арматурою 14. Запропонована конструкція дозволяє знизити перевитрати електроенергії на забезпечення процесів очищення води в апараті при зміні мінералізації води за рахунок урівноваження густин струму на електродних поверхнях, урівноваження об'ємних густин струму в міжелектродному об'ємі апарата при підвищених значеннях мінералізації води динамічною зміною міжелектродної віддалі рухом електродів в об'ємі апарата, що забезпечить стабільність роботи, високу якість очищення води. 1. А.с. № 994427, Електрокоагулятор, С02F 1/46, Бюл. № 5, 1983. 2. Патент на корисну модель № 29677, Електрохімічний реактор для очищення шахтних вод, С02F 1/46, Бюл. № 2, 25.01.2008. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 Електрореактор з рухомими електродами для очищення шахтних вод, який складається з корпусу, в якому розташовані перпендикулярно потоку рідини крайні перфоровані анод, катод та біполярні електроди, із нерозчинними струмопровідними елементами з наскрізними отворами, що поділяють простір установки на секції очищення, систем подачі, розподілу, збору і відведення води, який відрізняється тим, що перфоровані анод, катод та біполярні електроди виконані рухомими. 2 UA 80133 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3