CZ14307U1 - Zařízení pro čištění vody v nádržích pomocí působení elektromagnetického pole - Google Patents

Description

Technické řešení se týká zařízení pro čištění vody v nádržích pomocí působení elektromagnetického pole, a to zařízení použitelného jak v nádržích pro průmyslové využití tak v umělých vod5 nich nádržích a bazénech určených především pro koupání.

Dosavadní stav techniky

Je známa řada způsobů a zařízení, která pro čištění vody využívají působení elektromagnetického pole. Jedním z nich je zařízení ke zpracování proudu tekoucí vody podle spisu WO 97/14655, jehož princip je založen na působení elektrických a magnetických polí na tekoucí proud kapaliny io s využitím zdroje napájení, který je přizpůsoben na proměnnou délku, průměr a impedanci cívky.

Tento systém se používá k odstraňování minerálních usazenin, tedy ke změkčování vody, ajeho nevýhoda spočívá v malém rozsahu čistících schopností, které jsou závislé na velikosti konstrukce zařízení.

Působení elektrického a magnetického pole na proud vody využívá rovněž zařízení dle doku15 mentu WO 02/26637 nebo užitného vzoru CZ 13729, kdy pole je vyvoláno na elektrodách pomocí zdroje napětí, jehož velikost nepřekračuje výši tzv. rozkladného napětí kovu elektrod, kde pro nerezový materiál je připouštěno napětí 3,8 V. V důsledku reverzace a nízkého napětí je bráněno rozkladu elektrod, a tak není plně využíváno efektu, jež je předmětem řešení. Vznik makromolekul, vyvolávajících flotační proces, je velmi malý a závisí na nahodilosti okamžitých chemických a fyzikálních vlastností vody. Výstupního efektu čištění vody je u tohoto zařízení dále dosahováno ozařováním vody ultrafialovým zářením. Nevýhodou se pak jeví potřeba úzkostlivého řízení napětí na elektrodách do 3,8 V, neboť při jeho překročení se z tvrdého legovaného kovu elektrod nekontrolovatelně uvolňují nežádoucí prvky, jako chrom, nikl nebo železo. Účinnost zařízení se dále prudce snižuje s klesající vodivostí kapaliny, kdy nelze dosáhnout de25 klarované veličiny elektrického a magnetického pole, tedy E = 50 A/m² a H = 750 V/m². Toto se negativně projevuje například při čištění vod kontaminovaných tuky, ropnými produkty atd. Navíc má zařízení poměrně velkou hmotnost ajeho mobilita je takřka vyloučena. Kromě toho pak instalace zařízení vyžaduje odbornost obsluhy pro práci s elektrickými zařízeními, což je další nevýhoda omezující jeho použití.

Dalším známým zařízením, využívajícím působení magnetického pole na vodní proud, je řešení dle spisu WO 95/06007, které využívá pole vznikající ve specifickém pyramidovém prostoru. Jeho nevýhodou je závislost účinnosti na fyzikálních a chemických vlastnostech vody a omezená rychlost průtoku čištěné vody. Zařízení je velmi složité konstrukce, je náročné na erozivní odolnost použitých materiálů a je prakticky vyloučena mobilita jeho použití. Zařízení dle dokumentu

DE 197 04 747 pak využívá specificky usměrněných magnetických a elektrických polí v kruhovém průtočném válci, jímž protéká voda, na kterou se přímo působí pomocí soustavy cívek. Je zřejmé, že toto zařízení je pouze předstupeň skutečného čistícího modulu, ve kterém by docházelo k oddělování nečistot. Jedná se tedy o nekomplexní technické řešení s omezeným použitím. Složitě uzpůsobenými elektrickými a magnetickými poli působí na vodu rovněž zařízení dle dokumentu US 4 238 326, které je však technicky složité, a tím výrobně náročné, přičemž jeho konstrukce vyžaduje pevné usazení a stabilitu. Jeho další nevýhodou je větší hydrodynamický odpor, bránící průtoku vody, a s tím související usazování nečistot na dně nádoby. Zařízení tedy částečně odděluje nečistoty pocházející ze sedimentace, ale pomíjí látky flokující do vrchní části nádoby, odkud jsou tyto vyplavovány s opracovanou vodou.

Řešení dle WO 01/14258, respektive patentu SK 282797, využívá mechanický princip rotujících nejméně šesti elektrod radiálně uložených vzhledem k otáčivé ose, do kterých je přiváděn specifický elektrický proud. Oxidačně-redukční proces je vykonáván v širokém spektru nejméně šesti elektrod z různých kovů, tedy využívá známý fakt, že k odstranění nežádoucích látek je zapotřebí

-1 CZ 14307 Ul právě a jedině určitých elektrolytických vlastností konkrétního kovu. Široké spektrum elektrolytických vlastností je z hlediska univerzálnosti výhodou, ale zároveň je nesporně z hlediska požadavku na intenzitu v zcela konkrétním případě možným nedostatkem. Zcela nevyhnutně se bude projevovat nerovnoměrné opotřebení elektrod, což je způsobeno různou elektrolytickou odolností použitých kovových elektrod. Technické řešení je náročné jak z hlediska výroby, zejména v oblasti svařování a uchycení elektrod, tak napájení elektrickým proudem, což vyžaduje připojení speciální pohonné jednotky. Rotace zvyšuje náročnost na utěsnění spodní ěásti vany a vzhledem k dynamické setrvačnosti kapaliny lze rotaci zajišťovat s pomocí relativně výkonného elektromotoru a převodovky, což má za následek nárůst nákladů na spotřebovanou elektrickou energii.

Podstata technického řešení

Uvedené nedostatky řeší v podstatě zařízení pro čištění vody v nádržích pomocí působení elektromagnetického pole, obsahující napájecí zdroj proudu a zdroj elektromagnetického pole ve formě reaktoru tvořeného minimálně dvěma elektrodami, jehož podstata spočívá v tom, že re15 aktor je v nádrži uložen vyjímatelně se stavitelnou volbou polohy vzhledem ke dnu i hladině nádrže, přičemž jeho elektrody jsou situovány souběžně.

Dále je podstatou řešení, že elektrody jsou v nádrži uloženy v podstatě ve vertikálním směru, přičemž horní hrany elektrod jsou uloženy pod úrovní hladiny kapaliny v nádrži minimálně ve vzdálenosti 100 mm a spodní hrany elektrod jsou uloženy v nádrži minimálně ve vzdálenosti

100 mm od jejího dna.

Také je podstatou řešení, že reaktor je pomocí závěsů uchycen na nosném plováku, když ve výhodném provedení je nosný plovák vytvořen ve formě obdélníkového rámu. V určitých případech je pak reaktor uložen u dna nádrže na podstavci.

Nové zařízení podle technického řešení zajišťuje čištění vody v umělých nádržích, určených zejména ke koupání, kde je požadováno dosažení vysokých nároků na čistotu, a to bez používání klasických chemických přísad koagulantů a flokulantů a bez závislosti na okamžitých fyzikálních a chemických vlastnostech vody. Zařízení je navíc konstrukčně poměrně jednoduché, umožňuje mobilní použití na různých nádržích a vykazuje vysokou účinnost čistícího procesu. Ponorný reaktor lze pomocí stavitelných nosných závěsů vertikálně i horizontálně přemisťovat, přičemž jeho stabilita ve zvolené poloze, která z hlediska čištění nejlíp vyhovuje, je zajištěna a v průběhu čištění lze dle potřeby umístění reaktoru v nádrži měnit. Ponorný reaktor lze dle podmínek také umístit ke dnu čištěné nádrže tak, aby byla zachována mezera mezi dnem nádrže a reaktorem potřebná pro proudění vody. Další výhodou zařízení je, že jeho výkon není technicky omezen průtokem čištěné kapaliny.

Popis obrázků na výkresech

Konkrétní příklad konstrukce zařízení dle technického řešení je schematicky znázorněn na připojeném výkrese, kde:

obr. 1 je celkové schéma zařízení se znázorněním tří možností umístění ponorného reaktoru v nádrži, obr. 2 je detailní axonometrický pohled na základní provedení ponorného reaktoru s uchycením na nosném plováku.

Příklady provedení technického řešení

Zařízení pro čištění vody podle technického řešení sestává podle obr. 1 z napájecího zdroje 1 proudu, opatřeného kontrolně-řídícím a ovládacím panelem 101 a vybaveného usměrňovacím transformátorem 102. K napájecímu zdroji I je přes připojovací kabely 2 napojen ponorný reaktor 3, kteiý sestává ze sady souběžně situovaných vzájemně elektricky odizolovaných plo-2CZ 14307 Ul chých vertikálních elektrod 31, které jsou střídavě zapojeny na kladný a záporný pól napájecího zdroje i a tvoří opačně nabité póly. Ponorný reaktor 3 je pomocí závěsů 4 uchycen na nosném plováku 5, vytvořeném s výhodou ve formě obdélníkového rámu tak, že horní hrany elektrod 31.

jsou uloženy pod úrovní hladiny h kapaliny v nádrži 6 minimálně ve vzdálenosti 100 mm a spodní hrany elektrod 31 minimálně ve vzdálenosti 100 mm ode dna 61 nádrže 6.

Při nutnosti čištění vody v nádrži 6 se k jejímu okraji přiveze napájecí zdroj 1 propojený s ponorným reaktorem 3, který se zavěsí na nosný plovák 5 a ponoří se do nádrže tak, aby horní hrany jeho elektrod 31 zasahovaly přibližně 100 mm pod hladinu h nádrže 6. Po zapnutí napájecího zdroje 1, nastaveného na předem zvolené proudové a napěťové parametry, se vlivem probilo hájící elektrolýzy uvolňují ionty, které působí jako nosiče částeček pozvolna se rozkládajícího reaktoru a vznikají zárodky makromolekul, postupně fatálně narůstající o cizorodé částice znečišťující vodu. Proud plynů, vznikající v důsledku probíhající elektrolytické reakce mezi elektrodami, tedy elektrodami 31, ponorného reaktoru 3 unáší vertikálně vzhůru proud vody. Elektroflotace a koagulace je tímto lavinovitě umocňována, což je dostačující i pro cirkulaci kapaliny v celém objemu nádrže 6. Tak je postupně kontaminován celý objem nádrže 6 oxidy čistých kovů, jako je hliník, měď, stříbro, uvolňovaných se z elektrod 31, a to v čase odvislém pouze od velikosti nádrže 6 a nastavené intenzitě probíhající řízené elektrolýzy, teplotě vody, její vodivosti a pH. Zmiňované zárodky makromolekul následně vytvoří shluky vločkovitých nerozpustných částic, které působením hydrodynamického vztlaku stoupají k hladině h, kde se jako plovoucí nečistoty zachytí v oblasti nad reaktorem 3, když nosný plovák 5 působí jako nomá stěna. Vyflotované shluky částic jsou pak lehce odstranitelné pomocí běžných prostředků, jako jsou sběrné sítě apod. Některé částice nečistot pak vlivem gravitace klesají ke dnu 61 nádrže 6, odkud jsou rovněž lehce odstranitelné, například pomocí stěrek nebo vysavačů. ώ

Popsané zařízení není jediným možným provedením podle technického řešení, ale ponorný re25 aktor 3 nemusí být zavěšen na nosném plováku 5, ale při stejné účinnosti čistícího procesu může být například zavěšen na konstrukci umístěné nad nádrží 6 nebo jej lze dle konkrétních podmínek také umístit na dno 61 čištěné nádrže 6 tak, aby mezera mezi dnem 61 nádrže 6 a reaktorem 3 byla minimálně 100 mm. Pokud je nádrž 6 vyrobena z vodivého kovového materiálu, musí být reaktor 3 posazen na dno 61 nádrže 6 na podstavec 7 z nevodivého materiálu.

Průmyslová využitelnost

Zařízení pro čištění vody podle technického řešení může být používáno k čištění obsahů různých druhů umělých vodních nádrží a bazénů, sloužících jak k průmyslovému využití tak ke koupání lidí. Rovněž není vyloučeno jeho použití k čištění vody ve studnách či vrtech, do nichž je možno jeho spuštění.

Claims (7)

1. Zařízení pro čištění vody v nádržích (6) pomocí působení elektromagnetického pole, obsahující napájecí zdroj (1) proudu a zdroj elektromagnetického pole ve formě reaktoru (3) tvořeného minimálně dvěma elektrodami (31), vyznačující se tím, že reaktor (3) je v nádrži (6) uložen vyjímatelně se stavitelnou volbou polohy vzhledem ke dnu (61) i hladině (h) nádrže

40 (6), přičemž j eho elektrody (31) j sou situovány souběžně.

2. Zařízení pro čištění vody v nádržích (6) podle nároku 1, vyznačující se tím, že elektrody (31) jsou v nádrži (6) uloženy v podstatě ve vertikálním směru.

-3 CZ 14307 Ul

3. Zařízení pro čištění vody v nádržích (6) podle nároků la2, vyznačující setím, že horní hrany elektrod (31) reaktoru (3) jsou uloženy pod úrovní hladiny (h) kapaliny v nádrži (6) minimálně ve vzdálenosti 100 mm.

4. Zařízení pro čištění vody v nádržích (6) podle nároků 1 až 3, vyznačující se 5 t í m , že spodní hrany elektrod (31) reaktoru (3) jsou uloženy v nádrži (6) minimálně ve vzdálenosti 100 mm od jejího dna (61).

5. Zařízení pro čištění vody v nádržích (6) podle nároků laž4, vyznačující se tím, že reaktor (3) je pomocí závěsů (4) uchycen na nosném plováku (5).

6. Zařízení pro čištění vody v nádržích (6) podle nároku 5, vyznačující se tím, že ío nosný plovák (5) je vytvořen ve formě obdélníkového rámu.

7. Zařízení pro čištění vody v nádržích (6) podle nároků laž3, vyznačující se tím, že reaktor (3) je uložen u dna (61) nádrže (6) na podstavci (7).