способ очистки воды от ионов и устройство для его реализации

Формула изобретения

1. Способ очистки воды от ионов, включающий тангенциальную подачу воды в верхнюю часть цилиндрического сосуда и придачу кругового движения потоку, обработку воды физико-электрическим способом и отвод воды по каналам, отличающийся тем, что на воду воздействуют вращающимся электрическим полем напряженностью 2,0±0,6 В/см, придающему дополнительное вращательное движение потоку взвешенных частиц и ионам для выноса их из центральной области цилиндрического сосуда в периферийную, а выдают воду снизу цилиндрического сосуда по трем каналам: из центральной области по каналу очищенную непрерывно, из периферийной области по двум каналам - насыщенную нейтральным осадком, анионами и катионами, непрерывно или периодически, при этом при непрерывном отводе расход воды устанавливают пропорционально концентрации ионов в исходной воде, который регулируется заслонками задвижек, а при периодическом - по времени их накопления, зависящем от концентрации анионов и катионов, а разделение анионов и катионов по каналам обеспечивают установкой над каналами положительного и отрицательного электродов и дополнительным воздействием постоянным электрическим полем, создаваемым электродами, установленными над каналами.

2. Устройство для реализации способа очистки воды от ионов по п.1, включающее цилиндрический сосуд, электроды физико-электрической обработки воды, источник электроэнергии, каналы подвода и отвода воды, отличающееся тем, что цилиндрический сосуд выполнен из изоляционного материала и/или металла с внутренним изоляционным покрытием, внутри которого у стенки расположены 4-8 пар электродов, выполненных конгруэнтно стенкам сосуда, которые подключены через устройство последовательного переключения к источнику постоянного тока для создания вращающегося электрического поля с напряженностью 2±0,6 В/см, а в нижней части цилиндрического сосуда над периферийными каналами расположены два электрода, подключенные непосредственно к источнику постоянного тока для разделения по каналам ионов и катионов, при этом в придонной части цилиндрического сосуда установлены дополнительные перегородки, а выводные каналы имеют регулируемые задвижки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии очистки воды и может быть использовано в различных отраслях для очистки промышленных сбросов.

Известны циклоны, технология и устройства [1], обеспечивающие очистку сточных вод в поле центробежных сил, использующие для создания вращения потока воды тангенциальную подачу исходного потока воды в верхнюю часть цилиндрического сосуда, при этом взвешенные частицы осаждаются в конусной нижней части цилиндрического сосуда.

Основным недостатком устройств и технологий является невозможность очистки воды от ионов растворимых веществ.

Известен способ осветления воды [2], использующий для ее обработки постоянный электрический ток с напряженностью 5-10 В/см, при которой ускоряется гравитационная очистка воды, сохраняющей «память» в течение 50-100 часов.

Недостатком способа является то, что ионы, не образовавшие после обработки нерастворимые соли, остаются в воде и накапливаются в замкнутых циклах ее оборота.

Известна относительная подвижность ионов [3], заключающаяся в том, что анионы и катионы растворимых веществ имеют примерно равную подвижность за исключением ионов диссоциированной воды, которая существенна при напряженности электрического поля более 20 В/см, и практически отсутствуют при напряженности поля менее 3 В/см.

Задачей предлагаемого изобретения является повышения уровня очистки сбросов от растворимых веществ, которые в водной среде находятся в виде анионов и катионов, в больших объемах при небольших затратах.

Решение поставленной задачи достигается тем, что на воду воздействуют вращающимся электрическим полем напряженностью 2,0±0,6 В/см, придающем дополнительное вращательное движение потоку взвешенных частиц и ионам для выноса их из центральной области цилиндрического сосуда в периферийную, а выдают воду снизу цилиндрического сосуда по трем каналам: из центральной области по каналу очищенную непрерывно, из периферийной области по двум каналам насыщенную нейтральным осадком, анионами и катионами непрерывно или периодически, при этом при непрерывном/отводе расход воды устанавливают пропорционально концентрации ионов в исходной воде, который регулируется заслонками задвижек, а при периодическом - по времени их накопления, зависевшего от концентрации анионов и катионов, а разделение анионов и катионов по каналам обеспечивают установкой над каналами положительного и отрицательного электродов и дополнительным воздействием постоянным электрическим полем, создаваемым электродами, установленными над каналами.

Цилиндрический сосуд выполнен из изоляционного материала и/или металла с внутренним изоляционном покрытием, внутри которого у стенки расположены 4-8 пар электродов, выполненных конгруэнтно стенкам сосуда, которые подключены через устройство последовательного переключения к источнику постоянного тока для создания вращающегося электрического поля с напряженностью 2±0,6 В/см, а в нижней части цилиндрического сосуда над периферийными каналами расположены два электрода, подключенные непосредственно к источнику постоянного тока для разделения по каналам ионов и катионов, при этом в придонной части цилиндрического сосуда установлены дополнительные перегородки, а выводные каналы имеют регулируемые задвижки.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид устройства; на фиг.2 - разрез А-А для объяснения процесса создания вращающегося электрического поля; на фиг.3 - разрез Б-Б для объяснения процесса разделения анионов и катионов.

На чертежах приняты следующие обозначения: 1 - цилиндрический сосуд; 2 - канал подачи воды; 3 - электроды для создания вращающегося электрического поля; 4 - электроды для разделения анионов и катионов; 5 - канал для вывода очищенной воды; 6 - канал для вывода воды с анионами; 7 - канал для вывода воды с катионами; 8 - перегородки для разделения воды с анионами и катионами; 9 - регулируемые задвижки; 10 - источник постоянного тока; 11 - устройство последовательного переключения электрического тока; 12 - расчетный путь движения ионов.

Реализация способа очистки воды от ионов заключается в следующем.

В верхнюю часть цилиндрического сосуда 1 по каналу подачи воды 2, установленному тангенциально, подают загрязненную воду, поток которой приобретает вращательное движения по часовой стрелке. В то же время на пару электродов 3, расположенных друг против друга, подают напряжение от источника постоянного тока 10 через устройство последовательного переключения 11, которое подключает в автоматическом режиме напряжение на электродах 3, обеспечивая путь ионов 12 попутно с движением воды по часовой стрелке. Вода, вращаясь, опускается на дно цилиндрического сосуда 1. За счет вращающегося электрического поля ионы из центра сосуда выносятся в периферийную область сосуда, одновременно вместе с ними выносятся взвешенные частицы за счет центробежных сил. Внизу цилиндрического сосуда 1 на электроды 4 подают постоянное напряжения от источника электрического тока 10, что обеспечивает локализацию анионов и катионов у противоположно расположенных электродов 4. Для устранения вращательного движения у дна цилиндра 1 и препятствованию смешиванию очищенной воды и вод, насыщенных анионами и катионами, устанавливают кольцевую и радиальные перегородки 8.

Выдают воду снизу цилиндрического сосуда 1 по трем каналам: из центральной области по каналу 5 очищенную непрерывно, из периферийной области по каналу 6 - насыщенную нейтральным осадком и анионами, а по каналу 7 - нейтральным осадком и катионами. Выдачу воды из периферийных каналов производят непрерывно или периодически. При непрерывной выдаче воды расход для сохранения баланса прихода и расхода воды регулируется с учетом пропорциональности количественного ионного состава исходной воды заслонками задвижек 9. Периодическую выдачу воды производят по времени накопления ионов и катионов в каналах в зависимости от их концентрации в воде.

Учитывая относительную подвижность ионов, напряженность электрического поля в цилиндрическом сосуде 1 поддерживают на уровне 2,0±0,6 В/см, при которой практически отсутствует диссоциация воды и образование ионов ОН^- и H⁺ .

Предлагаемый способ очистки воды от растворимых веществ и устройство для его реализации повышает уровень очистки сбросов в больших объемах при небольших затратах.

Литература

1. Жуков А.И., Монгайт И.П., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод: Справочное пособие. - М.: Стройиздат, 1977. - С.55-61.

2. Патент РФ № 2031857. Способ осветления воды. МПК C02F 01/46, B03C 05/00. Заявит. ВНИИгидроуголь. Авт. Стефанюк Б.М. Заявл. 16.07.91. Опубл. 27.03.95. Бюл. № 9.

3. Яковлев С.В., Краснобротько И.Г., Рогов В.М. Технология электрохимической очистки воды. - Л.: Стройиздат, 1987. - С.26-27.