[go: up one dir, main page]

RU2733618C1 - Устройство для электрохимической обработки воды - Google Patents

Устройство для электрохимической обработки воды Download PDF

Info

Publication number
RU2733618C1
RU2733618C1 RU2019135444A RU2019135444A RU2733618C1 RU 2733618 C1 RU2733618 C1 RU 2733618C1 RU 2019135444 A RU2019135444 A RU 2019135444A RU 2019135444 A RU2019135444 A RU 2019135444A RU 2733618 C1 RU2733618 C1 RU 2733618C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
electrodes
cover
electrochemical
titanium alloy
Prior art date
Application number
RU2019135444A
Other languages
English (en)
Inventor
Валерий Васильевич Голуб
Владислав Геннадьевич Егоров
Сергей Владиславович Егоров
Евгений Викторович Муранов
Сергей Владимирович Перунов
Original Assignee
Сергей Владиславович Егоров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Владиславович Егоров filed Critical Сергей Владиславович Егоров
Priority to RU2019135444A priority Critical patent/RU2733618C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2733618C1 publication Critical patent/RU2733618C1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано в химической технологии для очистки и обеззараживания воды и сточных вод. Устройство для электрохимической обработки воды включает крышку, на которой жестко закреплены патрубки для подвода и отвода жидкости, разделенные перегородкой, а также патрубок для отвода газа, съемный цилиндрический корпус, соединяемый с крышкой посредством запорного устройства, электрохимическую ячейку, содержащую коаксиально расположенные внешний, внутренний электроды и трубу для отвода обработанной жидкости, имеющие форму водопроницаемых полых цилиндров, причем электроды выполнены из титанового сплава с покрытием из переходного металла, а электрохимическая ячейка в сборе закреплена на крышке с помощью держателей. При этом внешний и внутренний электроды установлены относительно друг друга с односторонним зазором 6≤δ≤9,5 мм и выполнены из титанового сплава с содержанием титана более 99%. Технический результат - повышение эффективности обработки воды при одновременном снижении количества потребляемой энергии и увеличении межремонтного цикла. 1 ил.

Description

Область техники
Изобретение относится к химической технологии, в частности к устройствам для электрохимической обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод и может быть использовано для очистки и обеззараживания воды и сточных вод.
Уровень техники
Известно устройство для электрохимической обработки воды, включающее коаксиально расположенные внешний, являющийся корпусом, и внутренний электроды, разделенные трубчатой керамической диафрагмой с образованием анодной и катодной электродных камер, держатели, установленные с противоположных концов электродов, приспособления для подвода и отвода воды, сорбционную ячейку (патент РФ №2133224, МПК C02F 1/46, авторы Рамазанов З.Д., Лохов А.П., приоритет от 29.06.1998, опубл. 20.07.1999, аналог). Заявленный технический результат - удаление свободного хлора и его соединений из обработанной воды. Причиной, препятствующей достижению указанного технического результата при использовании известного устройства, является малоэффективное удаление загрязнений, таких как взвешенные вещества, сероводород, нефтепродукты, железо, соли тяжелых металлов, сульфиты, карбонаты. Кроме того, устройство может служить дополнительным источником загрязнения воды мелкими частицами активированного угля, выделяющимися из сорбционной ячейки.
Известен блок для очистки воды (описание полезной модели к патенту РФ №58525, МПК C02F 1/46, авторы Кучеров А.А., Кузнецов В.А. и др., приоритет от 10.02.2006, опубл. 27.11.2006, прототип), содержащее крышку, на которой жестко закреплены патрубки для подвода, отвода жидкости, разделенные перегородкой, и патрубок для отвода газа, съемный цилиндрический корпус, соединяемый с крышкой посредством запорного устройства, электрохимическую ячейку, содержащую коаксиально расположенные внешний, внутренний электроды и патрубок для отвода обработанной жидкости, имеющие форму водопроницаемых полых цилиндров, причем электроды выполнены из титанового сплава с покрытием из переходного металла, а электрохимическая ячейка в сборе закреплена на крышке с помощью держателей. Задача, на решение которой было направлено известное техническое решение, состояла в улучшении очистки воды не только от хлора, запаха, привкуса и бактерий, но и от взвешенных веществ, сероводорода, нефтепродуктов, железа, солей тяжелых металлов, сульфитов, карбонатов.
Недостатки: малая эффективность удаления загрязнений и быстрый износ титановых электродов сдерживают широкое применение известного устройства для электрохимической обработки воды.
Сущность изобретения
Задачей изобретения является повышение эффективности обработки при одновременном снижении количества потребляемой энергии и увеличении межремонтного цикла устройства для электрохимической обработки воды путем оптимального выбора его конструктивно-технологических параметров как за счет величины межэлектродного зазора, так и использования титановых электродов, изготовленных из сплавов с минимальным количеством примесей.
Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в известном устройстве для электрохимической обработки воды, включающем крышку, на которой жестко закреплены патрубки для подвода, отвода жидкости, разделенные перегородкой, и патрубок для отвода газа, съемный цилиндрический корпус, соединяемый с крышкой посредством запорного устройства, электрохимическую ячейку, содержащую коаксиально расположенные внешний, внутренний электроды и трубу для отвода обработанной жидкости, имеющие форму водопроницаемых полых цилиндров, причем электроды выполнены из титанового сплава с покрытием из переходного металла, а электрохимическая ячейка в сборе закреплена на крышке с помощью держателей, внешний и внутренний электроды установлены друг относительно друга с односторонним зазором 6≤δ≤9,5 мм и выполнены из титанового сплава с содержанием титана более 99%.
В электрохимической ячейке, в зазоре между внешним и внутренним электродами, происходит окисление железа, сероводорода, органических примесей и обеззараживание воды. При этом выделяются пузырьки газа (водорода), заполняющие межэлектродное пространство. Экспериментально установлено, что при одностороннем зазоре между внешним и внутренним электродами δ<6 мм заполнение пузырьками межэлектродного пространства настолько плотное, что это начинает мешать нормальному прохождению окислительных реакций, а может и полностью остановить процесс электрохимической обработки воды. Наоборот, при δ>9,5 мм пузырьки водорода уже не являются помехой, эффективность обработки воды возрастает, но требует потребления все большего количества электрической энергии, что с одной стороны ведет к увеличению работы, приходящейся на каждый литр обрабатываемой жидкости, а, следовательно, увеличению себестоимости обработки. Кроме того, рост электрического напряжения при обработке воды приводит вначале к разрушению покрытия титановых электродов из переходного металла, а затем и самого титанового сплава. Причем установлено экспериментально, что титановый сплав с большим количеством примесей обладает меньшей стойкостью к электрохимическому разрушению. Так, электроды с содержанием титана около 95%, выполненные из титанового сплава ПТ-7М, обладали наименьшим ресурсом до разрушения. Схожие результаты были получены при использовании сплава ОТ4-0 (98,8% содержания титана). И только применение электродов из сплавов ВТ1-0 (от 99,24 до 99,7% содержания титана) и ВТ1-00 (от 99,58 до 99,9% содержания титана) показало наилучшие результаты в плане увеличения стойкости электродов к разрушению и межремонтного цикла устройства для электрохимической обработки воды.
Таким образом, выбор межэлектродного зазора в устройстве для электрохимической обработки воды из интервала 6≤δ≤9,5 мм и использование титановых сплавов с минимальным количеством примесей для изготовления электродов способствует повышению эффективности обработки при одновременном снижении количества потребляемой энергии, себестоимости обработки воды и увеличении межремонтного цикла устройства.
Изобретение поясняется следующим чертежом. На фиг. 1 представлено устройство для электрохимической обработки воды (продольный разрез).
Описание устройства.
Устройство для электрохимической обработки воды, включает крышку 1, на которой жестко закреплены патрубок 2 для подвода жидкости 3, подлежащей обработке, патрубок 4 для отвода обработанной жидкости 5, разделенные перегородкой 6, и патрубок 7 для отвода газа, съемный цилиндрический корпус 8, соединяемый с крышкой 1 посредством запорного устройства 9, электрохимическую ячейку 10, содержащую коаксиально расположенные внешний электрод 11, внутренний электрод 12 и трубу 13 для отвода обработанной жидкости 5, имеющие форму водопроницаемых полых цилиндров, причем электроды 11, 12 выполнены из титанового сплава с покрытием из переходного металла, а электрохимическая ячейка 10 в сборе закреплена на крышке 1 с помощью держателей 14, 15. Внешний электрод 11 и внутренний электрод 12 установлены друг относительно друга с односторонним зазором 6≤δ≤9,5 мм, имеют боковые отверстия 16, 17 и выполнены из титанового сплава с содержанием титана более 99%. Труба 13 для отвода обработанной жидкости 5, установленная коаксиально внешнему 11 и внутреннему 12 электродам имеет боковые отверстия 18.
Работает устройство следующим образом.
Жидкость 3, подлежащая обработке, поступает через патрубок 2 в полость цилиндрического корпуса 8, просачивается через боковые отверстия 16 внешнего электрода 11, а затем через боковые отверстия 17 внутреннего электрода 12. В электрохимической ячейке 10, в зазоре δ между внешним 11 и внутренним 12 электродами, происходит окисление железа, сероводорода, органических примесей и обеззараживание воды благодаря создаваемой электрическим источником (на чертеже не показан) разности потенциалов. При этом выделяются пузырьки газа (водорода), которые отводятся наружу через патрубок 7. Обработанная жидкость 5 поступает через боковые отверстия 18 в трубу 13, затем через патрубок 4 отводится к потребителю.
Пример.
Вода, подлежащая обработке, содержала в себе растворенное железо в количестве 2,8 мг/л. Необходимо было обработать ее электрохимическим способом до достижения разрешенного значения ПДК, составляющего 0,3 мг/л.
Для достижения указанного результата применялось устройство для электрохимической обработки воды, выполненное из коррозионно-стойкой стали AISI 304, включающее крышку 1 диаметром 140 мм, на которой жестко закреплены патрубок 2 с диаметром проходного сечения 1'' для подвода жидкости 3, подлежащей обработке, патрубок 4 с диаметром проходного сечения 1'' для отвода обработанной жидкости 5, разделенные перегородкой 6, и патрубок 7 с диаметром проходного сечения 1/4'' для отвода газа, съемный цилиндрический корпус 8 диаметром 140 мм, соединяемый с крышкой 1 посредством запорного устройства 9 в виде авиационного хомута, электрохимическую ячейку 10, содержащую коаксиально расположенные внешний электрод 11, внутренний электрод 12 и трубу 13 для отвода обработанной жидкости 5, имеющие форму водопроницаемых полых цилиндров с длиной образующей 285 мм, причем электроды 11, 12 выполнены из титанового сплава ВТ1-0 с покрытием из рутения. Внешний электрод 11 имел наружный диаметр 87 мм и толщину стенки 1,0 мм. С ним комплектовались внутренние электроды 12, имеющие наружные диаметры 68 мм и 75 мм при толщине стенки 1,0 мм. Таким образом, для обработки воды применялось два сочетания наружных диаметров электродов - 87×75 мм и 87×68 мм с обеспечением одностороннего зазора δ=6 мм и δ=9,5 мм соответственно. Электроды 11, 12 имели отверстия 16, 17 диаметром 10 мм, равномерно расположенные по боковой поверхности. Труба 13 для отвода обработанной жидкости 5, установленная коаксиально внешнему 11 и внутреннему 12 электродам, выполнена из стали AISI 304 и имела отверстия 18 диаметром 10 мм, равномерно расположенные по боковой поверхности.
Вода, подлежащая обработке с расходом 4 л/сек, поступала через патрубок 2 в полость цилиндрического корпуса 8, просачивалась через боковые отверстия 16 внешнего электрода 11, а затем через боковые отверстия 17 внутреннего электрода 12. Электрохимическая обработка воды с использованием двух сочетаний электродов проводилась на трех режимах плотности тока: j=96 А/м2, j=121 А/м2 и j=145 А/м2. Энергоемкость процесса обработки воды при одностороннем зазоре δ=6 мм составила соответственно 11,8 Дж/л, 18,6 Дж/л и 28,1 Дж/л, а при одностороннем зазоре δ=9,5 мм - 21,8 Дж/л, 33,1 Дж/л и 46,2 Дж/л. В то же время по результатам экспериментов вода, обработанная с односторонним зазором между внешним электродом 11 и внутренним электродом 12 δ=6 мм содержала в себе растворенное железо в количестве 0,15 мг/л, а вода обработанная с односторонним зазором между внешним электродом 11 и внутренним электродом 12 δ=9,5 мм содержала в себе растворенное железо в количестве 0,06 мг/л при разрешенном значении ПДК, составляющем 0,3 мг/л.
Таким образом, увеличение зазора между внешним и внутренним электродами повышает эффективность обработки воды, но вызывает рост количества потребляемой энергии и способствует преждевременному износу титановых электродов. Наоборот, малые значения межэлектродного зазора способствуют снижению энергопотребления, увеличению межремонтного цикла устройства для электрохимической обработки воды, однако эффективность обработки воды при этом падает. Поэтому величина зазора должна быть оптимальной и выбираться из интервала: 6≤δ≤9,5 мм. Для изготовления электродов следует применять сплавы с содержанием титана более 99%.

Claims (1)

  1. Устройство для электрохимической обработки воды, включающее крышку, на которой жестко закреплены патрубки для подвода, отвода жидкости, разделенные перегородкой, и патрубок для отвода газа, съемный цилиндрический корпус, соединяемый с крышкой посредством запорного устройства, электрохимическую ячейку, содержащую коаксиально расположенные внешний, внутренний электроды и трубу для отвода обработанной жидкости, имеющие форму водопроницаемых полых цилиндров, причем электроды выполнены из титанового сплава с покрытием из переходного металла, а электрохимическая ячейка в сборе закреплена на крышке с помощью держателей, отличающееся тем, что внешний и внутренний электроды установлены относительно друг друга с односторонним зазором 6≤δ≤9,5 мм и выполнены из титанового сплава с содержанием титана более 99%.
RU2019135444A 2019-11-05 2019-11-05 Устройство для электрохимической обработки воды RU2733618C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019135444A RU2733618C1 (ru) 2019-11-05 2019-11-05 Устройство для электрохимической обработки воды

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019135444A RU2733618C1 (ru) 2019-11-05 2019-11-05 Устройство для электрохимической обработки воды

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2733618C1 true RU2733618C1 (ru) 2020-10-05

Family

ID=72927059

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019135444A RU2733618C1 (ru) 2019-11-05 2019-11-05 Устройство для электрохимической обработки воды

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2733618C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2785104C1 (ru) * 2022-07-24 2022-12-02 Григорий Анатольевич Иванников Устройство для очистки воды

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0377411A2 (de) * 1989-01-04 1990-07-11 Hans LÜBER Verfahren und Vorrichtung zum Entmineralisieren von Frischwasser mittels Elektrolyse
RU2133224C1 (ru) * 1998-06-29 1999-07-20 Рамазанов Зуфар Джалилович Устройство для электрохимической обработки воды
RU2141453C1 (ru) * 1995-06-30 1999-11-20 Товарищество с ограниченной ответственностью "Лаборатория электрохимической технологии" Устройство для электрохимической обработки воды и водных растворов
RU58525U1 (ru) * 2006-02-10 2006-11-27 Закрытое акционерное общество "Экоинжком" Блок очистки воды
RU2297981C1 (ru) * 2005-10-21 2007-04-27 Владимир Викентиевич Виноградов Устройство для электрохимической обработки воды или водных растворов

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0377411A2 (de) * 1989-01-04 1990-07-11 Hans LÜBER Verfahren und Vorrichtung zum Entmineralisieren von Frischwasser mittels Elektrolyse
RU2141453C1 (ru) * 1995-06-30 1999-11-20 Товарищество с ограниченной ответственностью "Лаборатория электрохимической технологии" Устройство для электрохимической обработки воды и водных растворов
RU2133224C1 (ru) * 1998-06-29 1999-07-20 Рамазанов Зуфар Джалилович Устройство для электрохимической обработки воды
RU2297981C1 (ru) * 2005-10-21 2007-04-27 Владимир Викентиевич Виноградов Устройство для электрохимической обработки воды или водных растворов
RU58525U1 (ru) * 2006-02-10 2006-11-27 Закрытое акционерное общество "Экоинжком" Блок очистки воды

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2785104C1 (ru) * 2022-07-24 2022-12-02 Григорий Анатольевич Иванников Устройство для очистки воды

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5067802B2 (ja) プラズマ発生装置、ラジカル生成方法および洗浄浄化装置
RU2494976C2 (ru) Устройство и способ для обработки сточных вод
AU764856B2 (en) Waste water treatment method and apparatus
CN104370350B (zh) 一种用于水处理的电化学装置及方法
RU2040477C1 (ru) Устройство для обеззараживания и очистки воды
JPH0839074A (ja) 電気分解により工業廃水を処理する方法および装置
JP2014504205A (ja) 廃液処理用の炭素床電解槽及びそのプロセス
CN116605955A (zh) 一种基于电厂循环水平流式电化学除垢处理方法
US20150307371A1 (en) Electric arc for aqueous fluid treatment
RU2373156C1 (ru) Устройство для очистки воды
EP1156014A1 (en) Waste water treatment method and apparatus
EA013774B1 (ru) Устройство для электрохимической обработки воды или водных растворов
RU2733618C1 (ru) Устройство для электрохимической обработки воды
CN210237340U (zh) 用于垃圾渗滤液浓液处理的电芬顿系统
CN110282706A (zh) 一种芬顿氧化反应处理装置
RU173849U1 (ru) Плазмохимический реактор обработки жидкости барьерным разрядом
CN110306202B (zh) 电解槽
KR100304461B1 (ko) 오수정화장치
RU2038323C1 (ru) Устройство для очистки и обеззараживания воды
RU2381996C1 (ru) Устройство электрохимической обработки воды
JP4237582B2 (ja) 余剰汚泥減量装置及び方法
RU2397956C1 (ru) Устройство электрохимической обработки воды для устройств очистки воды
RU2133223C1 (ru) Установка для электрохимической очистки воды
US20200407245A1 (en) Electrocoagulation device
RU61705U1 (ru) Электрогидравлическое устройство для очистки и обеззараживания промышленных и сточных вод