RU2069187C1

RU2069187C1 - Apparatus for disinfection of water

Info

Publication number: RU2069187C1
Application number: RU93031532A
Authority: RU
Inventors: А.Б. Голованчиков; Н.О. Сиволобова; Г.Л. Дахина; Д.О. Иванов
Original assignee: Волгоградский государственный технический университет
Priority date: 1993-06-10
Filing date: 1993-06-10
Publication date: 1996-11-20

Abstract

FIELD: equipment for water disinfection from pathogenic microorganisms used in processes of water preparation, in municipal services, purification of industrial and household sewage, biotechnology, medicine, water disinfection in swimming pools etc. SUBSTANCE: aim is to create apparatus for water disinfection. Aim is realized by apparatus, that has chamber made in the form of pipe, inside which there are cathode and anode partitioned by dielectric. In the case cathode anode and dielectric are made in the form of rolled as roll flexible gauzes with roll diameter equal to diameter of pipe. In the case space between cathode and anode is equal to thickness of gauze made of dielectric material. EFFECT: improved quality of water disinfection. 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике обеззараживания воды от патогенных микроорганизмов и может найти применение в процессах водоподготовки, в коммунальных службах, очистке промышленных и бытовых стоков, биотехнологии, медицине, дезинфекции вод плавательных бассейнов и др. The invention relates to techniques for disinfecting water from pathogenic microorganisms and can find application in water treatment processes, in public utilities, the treatment of industrial and domestic wastewater, biotechnology, medicine, disinfection of swimming pool water, etc.

Известно устройство для электрической обработки жидкости, включающее цилиндрический корпус, коаксиальные электроды, подключенные к разным полюсам источника тока. A device for the electrical treatment of liquids, including a cylindrical body, coaxial electrodes connected to different poles of the current source.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известной конструкции, относится также необходимость высокого напряжения, приводящая к повышенным энергозатратам. The reasons that impede the achievement of the required technical result when using the known design also include the need for high voltage, leading to increased energy consumption.

В качестве прототипа принято устройство для электрохимической обработки сточных вод, камера которого содержит вертикальные катод и анод, причем пространство между катодом и анодом заполнено металлической загрузкой. As a prototype, a device for electrochemical wastewater treatment was adopted, the chamber of which contains a vertical cathode and anode, and the space between the cathode and anode is filled with a metal load.

К причинам, препятствующим достижению требуемого результата, относится сложность конструкции и необходимость высокого напряжения, что приводит к повышенным энергозатратам. The reasons that impede the achievement of the desired result include the complexity of the design and the need for high voltage, which leads to increased energy consumption.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и снижение затрат электроэнергии. The objective of the invention is to simplify the design and reduce energy costs.

Техническим результатом при осуществлении изобретения является надежность в эксплуатации при низких напряжениях электрического тока. The technical result in the implementation of the invention is the reliability in operation at low voltages of electric current.

Указанный технический результат достигается созданием устройства для обеззараживания воды, включающего камеру в виде трубы, внутри которой установлены катод и анод, разделенные диэлектриком, причем катод, анод и диэлектрик выполнены в виде свернутых в рулон сеток с диаметром рулона, равным внутреннему диаметру трубы, при этом зазор между катодом и анодом равен толщине сетки из диэлектрического материала. The specified technical result is achieved by creating a device for disinfecting water, including a chamber in the form of a pipe, inside which a cathode and anode are installed, separated by a dielectric, moreover, the cathode, anode and dielectric are made in the form of rolled up grids with a roll diameter equal to the inner diameter of the pipe, while the gap between the cathode and the anode is equal to the thickness of the grid of dielectric material.

Сетки катода и анода могут быть выполнены из нержавеющей проволоки, проволоки из титана, из углеродных нитей и других электропроводных материалов. The cathode and anode grids can be made of stainless wire, titanium wire, carbon filaments and other electrically conductive materials.

Выполнение катода и анода в виде гибких сеток, разделенных сетками из диэлектрика и свернутыми в рулон с диаметром, равным внутреннему диаметру трубы, позволяет создать одинаковый зазор между катодом и анодом, предотвратить короткое замыкание между ними, выровнять время пребывания обеззараживаемой жидкости в электрическом поле между электродами, уменьшить напряжение между ними при сохранении плотности тока, обеспечивающей подавление жизнедеятельности микроорганизмов, а также упростить конструкцию, т.к. отпадает необходимость в перфорированной трубе из диэлектрического материала и компрессора для подачи воздуха. The implementation of the cathode and the anode in the form of flexible grids separated by grids of dielectric and rolled into a roll with a diameter equal to the inner diameter of the pipe, allows you to create the same gap between the cathode and the anode, prevent short circuits between them, even out the time spent by the disinfected liquid in the electric field between the electrodes , reduce the voltage between them while maintaining the current density, which suppresses the vital activity of microorganisms, as well as simplify the design, because there is no need for a perforated pipe of dielectric material and a compressor for supplying air.

Уменьшение диаметра рулона по сравнению с внутренним диаметром трубы может привести к проскоку части жидкости межэлектродной зоны и снижению качества очистки (обеззараживания). Reducing the diameter of the roll compared to the inner diameter of the pipe can lead to the breakthrough of part of the liquid of the interelectrode zone and reduce the quality of cleaning (disinfection).

Увеличение диаметра рулона по сравнению с внутренним диаметром трубы усложнит его установку в трубе, увеличит его гидравлическое сопротивление, а следовательно затраты энергии на прокачивание жидкости через устройство. An increase in the diameter of the roll compared to the inner diameter of the pipe will complicate its installation in the pipe, increase its hydraulic resistance, and therefore the energy cost of pumping fluid through the device.

На чертеже представлена схема устройства для обеззараживания воды. Устройство представляет собой камеру в виде трубы 1 с внутренним диаметром d, внутри которой установлены свернутые в рулон того же диаметра гибкие сетки из электропроводного материала катода 2 и анода 3, между которыми проложена сетка 4 из диэлектрического материала. Для предотвращения короткого замыкания между электродами 2 и 3 при свертывании их в рулон устанавливается еще одна диэлектрическая сетка 4 под анодом 3. Сетка катода 2 соединена с отрицательным полюсом источника постоянного тока, а сетка анода 3 с положительным. Между фланцами трубы, подводящей воду 5 и трубой-корпусом 1 установлены прокладки 6, внутренний диаметр которых меньше внутреннего диаметра трубы 5, что предотвращает перемещение сеток рулона под напором воды. The drawing shows a diagram of a device for disinfecting water. The device is a chamber in the form of a pipe 1 with an inner diameter d, inside of which are installed rolled into a roll of the same diameter flexible mesh of electrically conductive material of the cathode 2 and anode 3, between which a mesh 4 of dielectric material is laid. To prevent a short circuit between the electrodes 2 and 3 when rolling them into a roll, another dielectric grid 4 is installed under the anode 3. The grid of the cathode 2 is connected to the negative pole of the DC source, and the grid of the anode 3 is positive. Between the flanges of the pipe supplying water 5 and the pipe-casing 1, gaskets 6 are installed, the inner diameter of which is less than the inner diameter of the pipe 5, which prevents the movement of the nets of the roll under the pressure of the water.

Устройство для обеззараживания воды работает следующим образом. На электроды 2 и 3 подается напряжение от источника постоянного тока. По трубе 5 подается вода, предназначенная для обеззараживания и пропускается по межэлектродным пространствам рулона. Так как его диаметр равен внутреннему диаметру трубы, скорость по всему сечению рулона одинакова, следовательно, время пребывания микроорганизмов в зоне подавления их жизнедеятельности (в межэлектродной зоне) тоже одинаково, что гарантирует качественное обеззараживание. Кроме того, постоянная величина зазора между катодом 2 и анодом 3 по всей длине рулона, определяемая толщиной сетки из диэлектрического материала 4, обеспечивает постоянную плотность тока по всему устройству, что способствует качественному обеззараживанию при экономичном токовом режиме. A device for disinfecting water works as follows. Electrodes 2 and 3 are supplied with voltage from a direct current source. The pipe 5 is supplied with water intended for disinfection and is passed through the interelectrode spaces of the roll. Since its diameter is equal to the inner diameter of the pipe, the speed over the entire cross section of the roll is the same, therefore, the residence time of microorganisms in the zone of suppression of their vital activity (in the interelectrode zone) is also the same, which ensures high-quality disinfection. In addition, a constant gap between the cathode 2 and the anode 3 along the entire length of the roll, determined by the thickness of the mesh of dielectric material 4, provides a constant current density throughout the device, which contributes to high-quality disinfection in an economical current mode.

Пример. Было изготовлено предлагаемое устройство для обеззараживания воды. Материал сеток катода и анода сетки из углеродных токопроводящих нитей толщиной 0,5 мм; материал диэлектрических сеток капрон, толщина сеток 1 мм. Ширина сеток электродов 100 м, ширина сеток из капрона ( диэлектрика) 120 мм. Сетки накладывались одна на другую "слоями" в такой последовательности: катод, капроновая сетка, анод, капроновая сетка. Выступающие части, вследствие разной ширины, капроновых сеток сшивались между собой капроновыми нитями с образованием пакета и сворачивались в рулон. Полученный рулон диаметром 27 мм установлен в трубе-корпусе того же внутреннего диаметра в соответствии с формулой изобретения. Эта труба 1 соединена с трубой 5 с помощью фланцев, между которыми установлены прокладки 6 из резины для электроизоляции корпуса устройства. Внутренний диаметр прокладок составил 20 мм, т. е. меньше внутреннего диаметра трубы 1 для создания упора кольцевой формы для рулона из сеток 2, 3, 4. Example. Was made the proposed device for disinfection of water. The mesh material of the cathode and the anode mesh of carbon conductive filaments with a thickness of 0.5 mm; material of dielectric nets kapron, mesh thickness 1 mm. The width of the grids of the electrodes is 100 m, the width of the grids of kapron (dielectric) is 120 mm. The grids were superimposed one on top of the other in “layers” in the following sequence: cathode, nylon mesh, anode, nylon mesh. The protruding parts, due to different widths, of kapron nets were sewn together by kapron filaments with the formation of a packet and rolled up. The resulting roll with a diameter of 27 mm is installed in a pipe-casing of the same inner diameter in accordance with the claims. This pipe 1 is connected to the pipe 5 by means of flanges, between which rubber gaskets 6 are installed to insulate the device case. The inner diameter of the gaskets was 20 mm, i.e., less than the inner diameter of the pipe 1 to create an annular stop for a roll of nets 2, 3, 4.

Обеззараживание осуществлялось при напряжении 6 В и плотности тока 100 А/м² при скорости потока воды 1,6•10^-3 м/с и времени пребывания в зоне электродов 2 и 3 равному 1 мин. Расход воды при этом составлял примерно 3,3 л/час. В качестве выпрямителя использовался учебный, типа В-24. При площади электродов 280 см² ток 2,8 А, полезная мощность тока 16,8 Вт.Disinfection was carried out at a voltage of 6 V and a current density of 100 A / m ² at a water flow rate of 1.6 • 10 ^-3 m / s and a residence time in the zone of electrodes 2 and 3 equal to 1 min. The water flow rate was approximately 3.3 l / h. As a rectifier used training, type B-24. With an area of electrodes of 280 cm ^{2, the} current is 2.8 A, and the useful current power is 16.8 W.

Для сравнения: в устройстве, принятом за прототип, имеющем трубчатый катод и коаксиально установленный анод, при равной площади электродов токовые параметры составляют сила тока 2,8 А (т.е. плотности токов равны), напряжение 18 В (т.е. в три раза больше), полезная мощность 50 Вт (почти в три раза больше). For comparison: in a device adopted as a prototype having a tubular cathode and a coaxially mounted anode, with equal electrode area, the current parameters are 2.8 A (i.e., current densities), voltage 18 V (i.e., three times more), net power 50 W (almost three times more).

Таким образом, в предлагаемом устройстве для обеззараживания воды расход электроэнергии в три раза меньше, чем в устройстве, принятом за прототип. Thus, in the proposed device for disinfecting water, the energy consumption is three times less than in the device adopted for the prototype.

Анализ качества очищенной воды показал достаточную степень обеззараживания по общепринятым показателям ОМЧ, коли-титр, коли-индекс. The analysis of the quality of purified water showed a sufficient degree of disinfection according to generally accepted indicators of TBC, coli titer, coli index.

Выполнение анода и катода в виде гибких сеток из электропроводного материала, между которыми проложена сетка из диэлектрического материала, а также установка такой же диэлектрической сетки ниже анода и сворачивание всего пакета сеток в рулон, помещаемый в трубу с внутренним диаметром, равным диаметру рулона, так что зазор между анодом и катодом равен толщине сеток из диэлектрического материала, позволяет значительно уменьшить затраты электроэнергии за счет выравнивания времени пребывания очищаемой жидкости в межэлектродном пространстве, снижения потенциала между электродами при высокой и равномерной по всей площади электродов плотности тока. The implementation of the anode and cathode in the form of flexible grids of electrically conductive material, between which a grid of dielectric material is laid, as well as installing the same dielectric grid below the anode and folding the entire packet of grids into a roll placed in a pipe with an inner diameter equal to the diameter of the roll, so the gap between the anode and cathode is equal to the thickness of the grids of dielectric material, can significantly reduce energy costs by equalizing the residence time of the cleaned fluid in the interelectrode space tve, reducing the potential between the electrodes at a high and uniform current density over the entire area of the electrodes.

Claims

A device for disinfecting water, comprising a housing with an anode and a cathode located in it, characterized in that the housing is made in the form of a pipe and is additionally equipped with a dielectric located between the anode and cathode, the anode, cathode and dielectric are made in the form of flexible grids installed in the form of a roll diameter equal to the inner diameter of the pipe, while the anode and cathode are installed from each other at a distance equal to the thickness of the dielectric.