RU2478580C1 - Device for decontamination of effluents by electric discharges - Google Patents

Device for decontamination of effluents by electric discharges Download PDF

Info

Publication number
RU2478580C1
RU2478580C1 RU2011138107/05A RU2011138107A RU2478580C1 RU 2478580 C1 RU2478580 C1 RU 2478580C1 RU 2011138107/05 A RU2011138107/05 A RU 2011138107/05A RU 2011138107 A RU2011138107 A RU 2011138107A RU 2478580 C1 RU2478580 C1 RU 2478580C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrodes
voltage
energy
air
water
Prior art date
Application number
RU2011138107/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Петр Павлович Захаров
Максим Владимирович Кузьмин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Проектно-конструкторский центр "АКС"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Проектно-конструкторский центр "АКС" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Проектно-конструкторский центр "АКС"
Application granted granted Critical
Publication of RU2478580C1 publication Critical patent/RU2478580C1/en

Links

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to water treatment systems, particularly, to cleaning effluents with high content of organic matters by electric discharges for treatment of drinking water, industrial and domestic effluents, etc. Proposed device comprises housing with effluents inlet 2 and decontaminated water discharge outlet 3. Said housing represents reactor chamber 2 with means to feed magnetised air mix enriched in ozone and two coaxial central high-voltage electrodes 5, air duct 6 composed of metered lengthwise orifice inside one of said electrodes. High-voltage power supply 7 outputs pulses via power and frequency programmer and switchboard 8 to said electrodes.
EFFECT: reduced power consumption, high quality treatment.
8 cl, 1 dwg, 3 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к системам водоочистки и водоподготовки для бытовых и промышленных нужд и может быть использовано, например, в различных промышленных областях для обработки и обеззараживания питьевой воды, сточных вод производственных и хозяйственных предприятий, медицинских организаций; сточных вод небольших населенных пунктов. Конкретно, изобретение относится к устройствам для очистки стоков с высоким содержанием органических веществ электрическими разрядами.The invention relates to water treatment and water treatment systems for domestic and industrial needs and can be used, for example, in various industrial fields for the treatment and disinfection of drinking water, wastewater from industrial and economic enterprises, medical organizations; sewage of small settlements. Specifically, the invention relates to devices for treating wastewater with a high content of organic substances by electric discharges.

Известно устройство доочистки воды (RU 2301776), содержащее катод и анод, расположенные на диэлектрической трубке, присоединенные к блоку управления. В углублениях катода и анода установлены магнитные таблетки. На патрубке у катода имеется колпак для сбора водорода и клапан для его отвода. Такое устройство не отличается эффективностью очистки воды из-за малой величины напряженности магнитного поля, воздействию которого подвергается вода. Увеличение модуля напряженности в этом изобретении не предусмотрено. Здесь степень очистки воды зависит от величины напряженности магнитного поля, а когда напряженность мала, то и очистка слаба, неэффективна.A device for the purification of water (RU 2301776) containing a cathode and anode located on a dielectric tube connected to a control unit is known. Magnetic tablets are installed in the recesses of the cathode and anode. On the cathode nozzle there is a cap for collecting hydrogen and a valve for its removal. Such a device does not differ in the efficiency of water purification due to the low magnitude of the magnetic field to which water is exposed. An increase in tension modulus is not provided for in this invention. Here, the degree of water purification depends on the magnitude of the magnetic field strength, and when the intensity is small, then the purification is weak, ineffective.

Известно устройство электрохимической обработки воды и водных растворов (RU 2374182), которое содержит коаксиально расположенные положительный и отрицательный электроды, ионообменную диафрагму, коаксиально размещенную между электродами, которая разделяет межэлектродное пространство на камеры. В рассматриваемом устройстве ионообменная диафрагма между электродами выполнена таким способом, из-за которой прохождение воды задерживается и процесс очистки получается медленным и неэффективным.A device is known for electrochemical treatment of water and aqueous solutions (RU 2374182), which contains coaxially arranged positive and negative electrodes, an ion-exchange diaphragm, coaxially placed between the electrodes, which divides the interelectrode space into chambers. In the device under consideration, the ion-exchange diaphragm between the electrodes is made in such a way, because of which the passage of water is delayed and the cleaning process is slow and ineffective.

Известен способ очистки жидких сред (US 5130032), в котором очищаемый материал должен быть сначала накоплен и сконцентрирован в емкости, из которой он перемещается и проходит электростатическую обработку, проходит ультразвуковой озоновый дозатор, камеру ультразвуковой обработки и охлаждающий узел. Процесс может быть повторен несколько раз до тех пор, пока не будут достигнуты необходимая степень оксидации, а значит, и чистота жидкости. К недостаткам этого метода можно отнести многокамерность процесса очистки, необходимость дополнительной подачи озона, необходимость снижения температуры на последнем этапе и, соответственно, низкую эффективность (большой расход электроэнергии) очистки жидкостей таким способом.A known method of cleaning liquid media (US 5130032), in which the material to be cleaned must first be accumulated and concentrated in a container from which it moves and undergoes electrostatic treatment, passes an ultrasonic ozone dispenser, an ultrasonic treatment chamber and a cooling unit. The process can be repeated several times until the required degree of oxidation is achieved, and hence the purity of the liquid. The disadvantages of this method include the multi-chamber cleaning process, the need for additional ozone supply, the need to lower the temperature at the last stage, and, accordingly, the low efficiency (high energy consumption) of cleaning liquids in this way.

Известен способ очистки воды (заявка RU 2005124905) путем воздействия электрического барьерного разряда на смесь воды и кислородсодержащего газа, где кислородсодержащий газ подвергается очистке, охлаждению и вводится в воду непосредственно в разрядном промежутке путем диспергирования через пористый электрод при давлении кислородсодержащего газа, выбранными из условия образования около пористого электрода тонкого газового слоя, в котором преимущественно развивается электрический барьерный разряд. В этом способе для очистки воды вода должна быть смешана с кислородсодержащим газом до процесса-очистки, а также кислородсодержащий газ подается дополнительно в разрядный промежуток путем диспергирования. Это достаточно сложная и дорогостоящая технология очистки, так как дополнительно вводить в воду кислородсодержащий газ нецелесообразно.A known method of water purification (application RU 2005124905) by the action of an electric barrier discharge on a mixture of water and an oxygen-containing gas, where the oxygen-containing gas is subjected to purification, cooling and introduced into the water directly in the discharge gap by dispersing through a porous electrode at an oxygen-containing gas pressure selected from the conditions of formation near a porous electrode of a thin gas layer in which an electric barrier discharge predominantly develops. In this method for water purification, water must be mixed with an oxygen-containing gas prior to the purification process, and also an oxygen-containing gas is additionally supplied to the discharge gap by dispersion. This is a rather complicated and expensive purification technology, since it is not practical to introduce an oxygen-containing gas into the water.

Известны, например, способ и устройство электроплазменной очистки сточных вод по заявке PCT/RU92/00006 (WO 92/12933, C02F 1/48). Согласно этому способу перед подачей водного потока в емкость реактора поток насыщают озоносодержащим воздухом, и после заполнения емкости реактора по поверхности обрабатываемого потока производят элекгроплазменные разряды с энергией не менее 3 кДж на разряд и частотой 5 Гц. Образующуюся при разряде элекгроплазменную дугу перемещают по поверхности водного потока вращающимся электромагнитным полем. Известный способ осуществляют в устройстве, содержащем цилиндрическую емкость с патрубками подачи и вывода потока воды и подключенными к разным полюсам источника питания центральным электродом и внешним кольцевым электродом, смонтированным на верхней кромке емкости. Центральный электрод известного устройства оборудован головкой, которая соприкасается с поверхностным слоем обрабатываемого потока.Known, for example, a method and apparatus for electroplasma wastewater treatment according to the application PCT / RU92 / 00006 (WO 92/12933, C02F 1/48). According to this method, before the water stream is fed into the reactor vessel, the stream is saturated with ozone-containing air, and after filling the reactor vessel, electroplasma discharges with an energy of at least 3 kJ per discharge and a frequency of 5 Hz are produced on the surface of the treated stream. The electric plasma arc formed during the discharge is moved along the surface of the water stream by a rotating electromagnetic field. The known method is carried out in a device containing a cylindrical container with nozzles for supplying and outputting a water stream and connected to different poles of the power source by a central electrode and an external ring electrode mounted on the upper edge of the container. The central electrode of the known device is equipped with a head that is in contact with the surface layer of the processed stream.

Известны способ и устройство для обеззараживания воды и насыщения ее кислородом (LT5029), в котором устройство состоит из цилиндрического «статора», снабженного воздуховодами, и высоковольтной электродной пары («ротор»), соединенной с генератором высоковольтных импульсов тока. Устройство может применяться в емкостях накопителях, однако оно малопригодно для проточных систем, что является существенным минусом в сравнении с описываемым изобретением. К тому же в области электродов из-за нестабильности поля происходит больше энергетических потерь, оно менее экономично и конструкция его сложнее по сравнению с устройством в описываемом изобретении.A known method and device for disinfecting water and saturating it with oxygen (LT5029), in which the device consists of a cylindrical "stator" equipped with air ducts, and a high voltage electrode pair ("rotor") connected to a generator of high voltage current pulses. The device can be used in storage tanks, however, it is unsuitable for flow systems, which is a significant disadvantage in comparison with the described invention. In addition, in the field of electrodes, due to field instability, more energy losses occur, it is less economical and its construction is more complicated in comparison with the device in the described invention.

Известно, принятое за прототип, устройство для обеззараживания воды электрическими разрядами (SU 1263643), содержащее корпус, выполненный в виде камеры с воздуховодом, и размещенные в нем генератор высоковольтных импульсов, высоковольтную электродную пару, отрицательный электрод которой выполнен из немагнитного материала и снабжен отверстиями для подачи озона в область электрического разряда, компрессор.It is known that the device for disinfecting water by electric discharges (SU 1263643), which includes a housing made in the form of a chamber with an air duct and a high-voltage pulse generator, a high-voltage electrode pair, the negative electrode of which is made of non-magnetic material and is equipped with holes for ozone supply to the electric discharge region, compressor.

К главным недостаткам устройства относятся:The main disadvantages of the device include:

- рассредоточение озоновоздушной смеси в зоне электрического взрыва, что приводит к резкому снижению давления и рассеиванию энергия сброса в зону разряда;- dispersion of the ozone-air mixture in the zone of electric explosion, which leads to a sharp decrease in pressure and dissipation of the energy of discharge into the discharge zone;

- необходимость включения в процесс работы генератора высоковольтных импульсов и генератора напряжений в качестве дополнительного источника энергии;- the need to include in the process of operation of the high-voltage pulse generator and the voltage generator as an additional energy source;

- затраты большого количества энергии на нагрев потока для возникновения разряда;- the cost of a large amount of energy to heat the flow for the occurrence of a discharge;

- низкий ресурс работы высоковольтных изоляторов устройства и воздушного разрядника, которые быстро изнашиваются из-за образования разрушительно действующих каверн при больших токах и одновременной оксидации металла как материала упомянутых составляющих.- low service life of high-voltage insulators of the device and air gap, which wear out quickly due to the formation of destructive caverns at high currents and the simultaneous oxidation of metal as a material of the above components.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в решении проблемы водоочистки на фоне ухудшающейся экологической обстановки в результате загрязнения водной среды от деятельности промышленных, сельскохозяйственных предприятий и предприятий ЖКХ.The problem to which the claimed invention is directed is to solve the problem of water treatment against the background of a deteriorating environmental situation as a result of pollution of the aquatic environment from the activities of industrial, agricultural enterprises and housing and communal services.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, состоит в снижении энергетических затрат при работе устройства без ухудшения качества очистки стока с повышенным содержанием органических веществ.The technical result obtained by the implementation of the invention is to reduce energy costs during operation of the device without compromising the quality of wastewater treatment with a high content of organic substances.

Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для обеззараживания стоков электрическими разрядами содержит снабженный отверстиями ввода очищаемого стока и вывода обеззараженной воды корпус, выполненный в виде камеры-реактора со средствами подачи обогащенной озоном омагниченной воздушной смеси и с парой коаксиально расположенных в центре камеры высоковольтных электродов с воздуховодом в виде калиброванного продольного отверстия внутри одного из них, на которые поступает импульс через программатор энергии и частоты и коммутатор от высоковольтного источника питания.The specified technical result is achieved due to the fact that the device for disinfecting wastewater with electric discharges contains a casing provided with openings for entering the cleaned drain and disinfecting water, made in the form of a reactor chamber with a supply of magnetized air mixture enriched with ozone and with a pair of high voltage coaxially located in the center electrodes with an air duct in the form of a calibrated longitudinal hole inside one of them, to which a pulse enters through the energy programmer and both frequencies and a switch from a high voltage power supply.

Применение предлагаемого устройства позволяет снизить энергозатраты в 10 раз в результате действия резонанса от электровзрыва, который происходит при инициировании короткого импульса омагниченной воздушной смеси, проходящей через калиброванное отверстие высоковольтного электрода. Разряд происходит на границе раздела двух сред вода - воздух, поэтому функционирование устройства уже не требует включения в процесс работы генератора импульса напряжений и генератора импульса тока. Инициирующий воздуховод выполняют в стержне отрицательного электрода.The use of the proposed device allows to reduce energy consumption by 10 times as a result of the effect of resonance from an electric explosion that occurs when a short pulse of a magnetized air mixture passes through a calibrated hole of a high-voltage electrode. The discharge occurs at the interface between the two water-air media, so the operation of the device no longer requires the inclusion of a voltage pulse generator and a current pulse generator. The initiating duct is performed in the negative electrode rod.

Поступление в зону разряда энергии в количестве, не превышающем 50% энергии, накопленной в конденсаторах генератора высоковольтных импульсов (высоковольтный источник питания), гарантирует избежание смены полярности в накопителях энергии (конденсаторах генератора), благодаря чему срок службы конденсаторов генератора высоковольтных импульсов увеличивается в 10 раз по сравнению с рассмотренными аналогами (дополнительный технический результат - повышение долговечности устройства).The energy entering the discharge zone in an amount not exceeding 50% of the energy stored in the capacitors of the high-voltage pulse generator (high-voltage power supply) guarantees the avoidance of polarity reversal in the energy storage devices (generator capacitors), due to which the service life of the high-voltage pulse generator capacitors is increased by 10 times in comparison with the considered analogues (an additional technical result is an increase in the durability of the device).

Энергия, накопленная высоковольтным источником питания через коммутатор и программатор, сбрасывается в межэлектродное пространство (зона разряда), что гарантирует избежание смены полярности на накопителях энергии (конденсаторах), благодаря чему срок службы энергонакопителя (конденсаторов генератора) продляется в 10 раз и более по сравнению с рассмотренными аналогами.The energy stored by the high-voltage power source through the switch and the programmer is discharged into the interelectrode space (discharge zone), which ensures that the polarity of the energy storage devices (capacitors) is avoided, so that the life of the energy storage device (generator capacitors) is extended by 10 times or more compared to considered analogues.

Частные случаи исполнения устройства и его конструктивных элементов:Special cases of the device and its structural elements:

- выполнение отверстия ввода очищаемого стока в виде трубы Вентури, проходящей извне внутрь камеры-реактора и заканчивающейся над воздуховодом, позволяет быть потоку во взвешенном состоянии и закручиваться;- the implementation of the input hole of the cleaned drain in the form of a Venturi pipe, passing from the outside into the reactor chamber and ending above the duct allows the flow to be in a suspended state and to swirl;

- выполнение средства для подачи воздушной смеси в виде расположенного внутри на дне камеры-реактора воздуховода в форме спирали Архимеда;- the implementation of the means for supplying the air mixture in the form located inside the bottom of the chamber-reactor duct in the form of a spiral of Archimedes;

- выполнение над воздуховодом, расположенным на дне камеры-реактора, демпфирующего пространства;- execution of the damping space above the duct located at the bottom of the reactor chamber;

- наличие снабженного расходомером или ограничителем подачи воздушной смеси компрессора;- the presence of a compressor equipped with a flow meter or flow restrictor;

- выполнение электродов с оболочкой из диэлектрического материала в виде заостренных стержней обеспечивает условия для лучшего стекания энергии (увеличивает КПД).- the implementation of the electrodes with a shell of dielectric material in the form of pointed rods provides the conditions for better drainage of energy (increases efficiency).

Омагничивание поступающей в корпус устройства воздушной смеси может производиться в электромагнитных устройствах-активаторах. При соединении отверстие ввода очищаемого стока с электромагнитным устройством-активатором, происходит омагничивание водного потока (очищаемого стока).The magnetization of the air mixture entering the device housing can be carried out in electromagnetic activator devices. When connecting the input hole of the cleaned drain with the electromagnetic device-activator, the magnetization of the water flow (cleaned drain) occurs.

Надежность устройства повышается (дополнительный технический результат) в том числе при снижении высоковольтного напряжения на электродах с 50 кВ (в прототипе) до 10-25 кВ.The reliability of the device increases (additional technical result), including when lowering the high voltage voltage on the electrodes from 50 kV (in the prototype) to 10-25 kV.

Расположенные внутри камеры-реактора высоковольтные электроды должны быть выполнены из немагнитного материала (бериллиевая бронза, нержавеющая сталь и т.п.) для того, чтобы не произошло искажение электромагнитного поля, не возросла индуктивность цепи, не возросла длительность импульса, а мощность разряда была бы достаточно большой. Изоляционное покрытие применяемых высоковольтных электродов выполняют из диэлектрика, например полиэтилена.The high-voltage electrodes located inside the reactor chamber must be made of non-magnetic material (beryllium bronze, stainless steel, etc.) so that the electromagnetic field does not distort, the circuit inductance does not increase, the pulse duration does not increase, and the discharge power is big enough. The insulation coating of the high voltage electrodes used is made of a dielectric, for example polyethylene.

Для пояснения сущности заявленного изобретения предлагается фиг.1, на которой представлена структурная схема заявленного устройства.To clarify the essence of the claimed invention, it is proposed figure 1, which presents a structural diagram of the claimed device.

В качестве сведений, подтверждающих возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, приводится описание конструкции устройства для обеззараживания стоков в соответствии с заявленной формулой и способ его работы.As information confirming the possibility of carrying out the invention with obtaining the above technical result, a description is given of the design of the device for disinfecting effluents in accordance with the claimed formula and the method of its operation.

Устройство содержит (фиг.1) корпус, выполненный в виде технологической камеры-реактора 1 с входным отверстием (отверстие ввода очищаемого стока) 2 в виде трубы Вентури и выходным отверстием (отверстие вывода обеззараженной воды) 3, с расположенным внутри, на дне камеры воздуховодом 4 в виде пористой трубки в форме спирали Архимеда, с парой высоковольтных электродов 5, 5' в центре, причем отрицательный 5 электрод выполнен с инициирующим воздуховодом 6, представляющим собой калиброванное отверстие внутри него; высоковольтный источник питания 7, которым является накопитель энергии, генератор высоковольтных импульсов; высоковольтный управляемый коммутатор 8, программатор 9 энергии и частоты, компрессор (не показан), расходомер (не показан) и электромагнитные устройства-активаторы 10 для омагничивания водного потока и воздушной смеси.The device comprises (Fig. 1) a casing made in the form of a technological chamber-reactor 1 with an inlet (inlet for input of the cleaned drain) 2 in the form of a venturi and an outlet (inlet for disinfected water) 3, with an air duct located inside the bottom of the chamber 4 in the form of a porous tube in the form of a spiral of Archimedes, with a pair of high-voltage electrodes 5, 5 'in the center, and the negative 5 electrode is made with an initiating duct 6, which is a calibrated hole inside it; high voltage power supply 7, which is an energy storage device, a generator of high voltage pulses; a high-voltage controlled switch 8, an energy and frequency programmer 9, a compressor (not shown), a flow meter (not shown), and electromagnetic activator devices 10 for magnetizing the water flow and the air mixture.

Выполненное в виде трубы Вентури для исключения осаждения взвешенных веществ стока входное отверстие 2 камеры-реактора 1 заканчивается над воздуховодом 4, у основания диэлектрика (изоляционное покрытие высоковольтного электрода 5).The inlet 2 of the reactor chamber 1, made in the form of a Venturi pipe to prevent sediment suspended matter from settling, ends above the air duct 4, at the base of the dielectric (insulation coating of the high-voltage electrode 5).

Над воздуховодом 4 предусмотрено демпфирующее пространство (не показано), которое обеспечивает минимальное давление на стенки камеры-реактора 1 и защиту корпуса камеры-реактора 1 от деформации при разряде.A damping space (not shown) is provided above the duct 4, which provides minimal pressure on the walls of the chamber-reactor 1 and protects the housing of the chamber-reactor 1 from deformation during discharge.

Камера-реактор 1 через входное отверстие заполняется очищаемым стоком, прошедшим через электромагнитные устройства-активаторы 10, в которых очищаемому стоку сообщено центробежное ускорение. Вместе со стоком в реактор проникает воздух, хотя поступление воздуха в камеру со стороны входного отверстия 1 (поступлению воздуха вместе с очищаемым стоком через входное отверстие 2 не препятствуют). Одновременно с поступлением в технологическую камеру-реактор 1 очищаемого стока в нее по воздуховоду 4, а также в зону разряда (межэлектродное пространство) через инициирующий (высоковольтный разряд) воздуховод 6 высоковольтного электрода 5 подается под заданным давлением (~5-7 атм) содержащая озон воздушная смесь, прошедшая магнитную обработку в электромагнитном устройстве-активаторе 10. От высоковольтного источника питания 7, через программатор 9 энергии и частоты (задается энергия и частота разрядов на высоковольтных электродах 5, 5') и коммутатор 8 подается импульс на высоковольтные электроды 5, 5'. Программатор 9 энергии и частоты, а также высоковольтный управляемый коммутатор 8 в любой момент могут прекратить доступ энергии, накопленной в конденсаторах генератора высоковольтного источника питания 7.The reactor chamber 1 through the inlet is filled with a cleaned drain passing through electromagnetic activator devices 10 in which centrifugal acceleration is reported to the cleaned drain. Along with the drain, air enters the reactor, although the air enters the chamber from the inlet 1 (air does not interfere with the cleaned drain through the inlet 2). At the same time as the cleaned drain enters the process chamber-reactor 1 through the duct 4, and also into the discharge zone (interelectrode space) through the initiating (high-voltage discharge) duct 6 of the high-voltage electrode 5, it contains ozone containing a predetermined pressure (~ 5-7 atm) the air mixture that has undergone magnetic processing in the electromagnetic activator device 10. From the high-voltage power supply 7, through the energy and frequency programmer 9 (the energy and frequency of the discharges on the high-voltage electrodes 5, 5 'are set) and utator 8 is supplied pulse at high voltage electrodes 5, 5 '. The energy and frequency programmer 9, as well as the high-voltage controlled switch 8, can at any time stop access to the energy stored in the capacitors of the generator of the high-voltage power supply 7.

Примеси из очищаемого стока под действием центростремительной силы постоянно располагаются в зоне электродов. Распространение воздушной смеси из воздуховодов 3 и 4 в камере-реакторе 1 происходит под давлением (~1 атм) и регулируется при помощи расходомера и компрессора.Impurities from the treated effluent under the action of centripetal force are constantly located in the area of the electrodes. The distribution of the air mixture from air ducts 3 and 4 in the reactor chamber 1 occurs under pressure (~ 1 atm) and is regulated by a flow meter and compressor.

Объем камеры-реактора для поддержания параметра давления и функционирования реактора рассчитывается таким образом, чтобы время пребывания в реакторе обогащенного воздушной смесью очищаемого стока было не менее 5 минут: за это время с заданной программатором 9 частотой происходит разряд в межэлектродном пространстве и электровзрыв в водно-воздушном содержимом очищаемого стока, длина волны колеблющихся частиц которого соизмерима с геометрией бактерий. В результате такого электровзрыва происходит обеззараживание и очистка воды.The volume of the chamber-reactor for maintaining the pressure parameter and the functioning of the reactor is calculated so that the residence time in the reactor of the cleaned effluent enriched in the air mixture is at least 5 minutes: during this time, with the frequency set by the programmer 9, a discharge occurs in the interelectrode space and an electric explosion in the air-water the contents of the treated effluent, the wavelength of the oscillating particles of which is comparable with the geometry of bacteria. As a result of such an electric explosion, disinfection and purification of water occurs.

Воздушная смесь в электромагнитном устройстве - активаторе 10, проходит знакопеременное поле, ее магнитная обработка способствует созданию диэлектрической неоднородности, которая нужна для локализации разряда в нужном направлении по определенной траектории, а также для защиты изоляционного покрытия электродов. В зависимости от состава очищаемого стока, поступающего в технологическую камеру-реактор 1, состав воздушной смеси варьируют таким образом, чтобы его диэлектрические характеристики (диэлектрическая проницаемость ε2 электропроводность δ2) существенно отличались бы от соответственно диэлектрической проницаемости ε1, электропроводности δ1 очищаемого стока.The air mixture in the electromagnetic device - activator 10, passes an alternating field, its magnetic treatment contributes to the creation of the dielectric heterogeneity, which is needed to localize the discharge in the right direction along a certain path, as well as to protect the insulation coating of the electrodes. Depending on the composition of the cleaned effluent entering the process chamber-reactor 1, the composition of the air mixture is varied so that its dielectric characteristics (dielectric constant ε 2 electrical conductivity δ 2 ) differ significantly from the corresponding dielectric constant ε 1 , electrical conductivity δ 1 of the cleaned drain .

При этом:Wherein:

- для слабопроводящей жидкости (когда δ<0,02 Ом-1 м-1) при подаче в межэлектродное пространство импульсов, время t между которыми t<10-5 с, определяющее значение имеет диэлектрическая проницаемость;- for a weakly conducting fluid (when δ <0.02 Ohm -1 m -1 ) when pulses are fed into the interelectrode space, the time t between which t <10 -5 s, the dielectric constant is of decisive importance;

- для сильнопроводящей жидкости при большом времени t между импульсами определяющее значение имеет электропроводность.- for a strongly conductive fluid with a large time t between pulses, the conductivity is of decisive importance.

Состав воздушной смеси можно варьировать таким образом, что длина разряда в межэлектродном пространстве увеличивается от 45 мм до 90 мм, при этом давление в технологической камере-реакторе 1 может достигать 10000 МПа.The composition of the air mixture can be varied in such a way that the discharge length in the interelectrode space increases from 45 mm to 90 mm, while the pressure in the process chamber-reactor 1 can reach 10,000 MPa.

На представленных ниже примерах показано, что предлагаемое устройство подходит для очистки вод с различными физическими и химическими характеристиками (электропроводностью, плотностью, вязкостью), так как в электроплазме развивается высокая температура и давление, под действием которых происходит разложение молекулярного строения любой водной среды.The examples below show that the proposed device is suitable for treating waters with various physical and chemical characteristics (electrical conductivity, density, viscosity), since high temperature and pressure develop in the electroplasma, under the influence of which the molecular structure of any aqueous medium decomposes.

Пример 1Example 1

Очистка стока из свиного навоза, влажность которого 100%, содержащего кишечную палочку (Escherihia coli) и яйца гельминтов (Ascaris suum).Purification of runoff from pig manure, the moisture content of which is 100%, containing E. coli (Escherihia coli) and helminth eggs (Ascaris suum).

Энергия разряда 15 Дж, температура среды t=15°С, промежуток т=5 µS, расход воздуха - 30% от объема обрабатываемой среды очищаемого стока.The discharge energy is 15 J, the temperature of the medium is t = 15 ° C, the gap is t = 5 μS, the air flow rate is 30% of the volume of the treated medium of the treated effluent.

ПоказателиIndicators Частота импульсовPulse frequency 1one 55 1010 15fifteen 2525 Степень обеззараживания микроорганизмов в %The degree of disinfection of microorganisms in% 7272 9595 100one hundred 100one hundred 100one hundred Степень дегельминтизации в %The degree of deworming in% 4949 8989 100one hundred 100one hundred 100one hundred БПК (при исходном БПК 49000 мг/л)BOD (with an initial BOD of 49000 mg / l) 2000020000 60006000 24002400 15001500 300300 БПК (при исходном БПК 49000 мг/л в зону разряда подается озоновоздушная смесь 10% озона на 1 л воздуха)BOD (with an initial BOD of 49000 mg / l, an ozone-air mixture of 10% ozone per 1 liter of air is supplied to the discharge zone) 1000010,000 20002000 800800 300300 240240

Пример 2Example 2

Очистка стока отходов мясокомбината, рН неочищенного стока 6-8, сухой остаток 200-2000 мг/л, окисляемость перманганатная 84-540 мг О/л, ХПК 240-900 мг/л, жиры 240-5000 мг/л, нефтепродукты 2-200 мг/л, фенол 0,01 мг/л, азот аммонийный 10-70 мг/л.Cleaning the waste stream of a meat factory, the pH of the crude runoff is 6-8, the dry residue is 200-2000 mg / l, permanganate oxidation is 84-540 mg O / l, COD 240-900 mg / l, fats 240-5000 mg / l, oil products 2- 200 mg / l, phenol 0.01 mg / l, ammonium nitrogen 10-70 mg / l.

ПоказателиIndicators Показатели стока отходов мясокомбината после обработки в устройствеSlaughterhouse waste flow rates after processing in the device Энергия разряда 10 Дж, частота импульсов 10 ГцDischarge energy 10 J, pulse frequency 10 Hz Энергия разряда 15 Дж, частота импульсов 10 ГцDischarge energy 15 J, pulse frequency 10 Hz pHpH 7,57.5 8,08.0 Сухой остаток, мг/лThe dry residue, mg / l 7575 7575 Окисляемость перманганатная, мг/лPermanganate oxidation, mg / l 8080 8080 ХПК, мг/лCOD, mg / l 140140 8080 Жиры, мг/лFats, mg / L 4444 1010 Нефтепродукты, мг/лOil products, mg / l 0,50.5 0,020.02 Фенол, мг/лPhenol, mg / L 0,010.01 -- Азот амонийный, мг/лAmmonium nitrogen, mg / l 3,03.0 3,03.0

Пример 3Example 3

Очистка гальванических стоков. Дебет Q=5 м3/час, энергия разряда 15 Дж, частота 10 Гц, время пребывания потока в реакторе 10 минут.Cleaning of galvanic drains. Debit Q = 5 m 3 / h, discharge energy 15 J, frequency 10 Hz, residence time of the stream in the reactor 10 minutes.

Показате
ли
Show
whether
Данные проб (1 - исходный очищаемый сток, 2 - данные на выходе)Sample data (1 - initial cleaned stock, 2 - output data)
1one 22 1one 22 1one 22 1one 22 ХромChromium 0,0430,043 Не обн.Not an update 0,0280,028 0,0010.001 1,21,2 0,40.4 1,81.8 1,21,2 ЦинкZinc 0,940.94 0,0990,099 0,940.94 0,0580.058 6,16.1 0,990.99 7,87.8 1,21,2 МолибденMolybdenum 0,40.4 Не обн.Not an update 2,72.7 0,640.64 5,25.2 2,562,56 8,08.0 4,44.4 НикельNickel 0,080.08 0,0320,032 1,31.3 0,20.2 4,44.4 0,870.87 7,57.5 1,01,0 ЖелезоIron 0,960.96 0,420.42 1,61,6 0,420.42 10,510.5 7,87.8 13,413,4 5,35.3 МедьCopper 0,80.8 0,440.44 0,80.8 0,10.1 Нет дан.No given. Нет дан.No given. Нет дан.No given. Нет дан.No given. pHpH 1,51,5 5,55.5 1,51,5 66 1,51,5 2,52,5 1,51,5 2,02.0

Claims (8)

1. Устройство для обеззараживания стоков электрическими разрядами, характеризующееся тем, что оно содержит снабженный отверстиями ввода очищаемого стока и вывода обеззараженной воды корпус, выполненный в виде камеры-реактора со средствами подачи обогащенной озоном омагниченной воздушной смеси и с парой коаксиально расположенных в центре камеры высоковольтных электродов с воздуховодом в виде калиброванного продольного отверстия внутри одного из них, импульс на которые поступает через программатор энергии и частоты и коммутатор от высоковольтного источника питания.1. Device for disinfecting wastewater with electric discharges, characterized in that it contains a housing provided with openings for entering the cleaned drain and disinfecting water, made in the form of a reactor chamber with means for supplying magnetized air mixture enriched with ozone and with a pair of high-voltage electrodes coaxially located in the center of the chamber with an air duct in the form of a calibrated longitudinal hole inside one of them, the impulse to which comes through an energy and frequency programmer and a switch from juice supply. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для омагничивания воздушной смеси применяют электромагнитные устройства-активаторы.2. The device according to claim 1, characterized in that for the magnetization of the air mixture, electromagnetic activator devices are used. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, электромагнитное устройство-активатор соединено с отверстием ввода очищаемого стока.3. The device according to claim 2, characterized in that the electromagnetic activator device is connected to the input hole of the cleaned drain. 4. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что количество энергии, поступающей в зону разряда, не превышает 50% от энергии, накопленной в конденсаторах высоковольтного источника питания.4. The device according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the amount of energy entering the discharge zone does not exceed 50% of the energy stored in the capacitors of the high voltage power source. 5. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что отверстие ввода очищаемого стока выполнено в виде трубы Вентури.5. The device according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the input opening of the cleaned drain is made in the form of a venturi. 6. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что средство для подачи воздушной смеси представляет собой расположенный внутри на дне камеры-реактора воздуховод в форме спирали Архимеда.6. The device according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the means for supplying the air mixture is an air duct located inside the bottom of the reactor chamber in the form of an Archimedes spiral. 7. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит компрессор, снабженный расходомером или ограничителем подачи воздушной смеси.7. The device according to any one of paragraphs.1 and 2, characterized in that it further comprises a compressor equipped with a flow meter or air flow restrictor. 8. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что напряжение на электродах составляет 10-25 кВ. 8. The device according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the voltage at the electrodes is 10-25 kV.
RU2011138107/05A 2011-01-28 2011-09-19 Device for decontamination of effluents by electric discharges RU2478580C1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2011003 2011-01-28
LT2011003 2011-01-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2478580C1 true RU2478580C1 (en) 2013-04-10

Family

ID=49152270

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011138107/05A RU2478580C1 (en) 2011-01-28 2011-09-19 Device for decontamination of effluents by electric discharges

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2478580C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU188655U1 (en) * 2018-12-07 2019-04-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) DEVICE OF MAGNETIC-PLASMA TREATMENT OF LIQUIDS
RU195077U1 (en) * 2019-09-18 2020-01-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) MAGNETIC-PLASMA LIQUID TREATMENT REACTOR

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU960130A1 (en) * 1980-11-17 1982-09-23 Научно-Исследовательский Институт Высоких Напряжений При Томском Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Политехническом Институте Им.С.М.Кирова Apparatus for decontaminating water with electric discharges
SU1263643A1 (en) * 1984-11-23 1986-10-15 Алтайский политехнический институт им.И.И.Ползунова Device for detoxication of water with electric discharges
SU1379761A1 (en) * 1985-11-01 1988-03-07 Предприятие П/Я Г-4132 Device for treating natural water and sewage water
RU2144003C1 (en) * 1999-02-19 2000-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский центр им.М.В.Келдыша" Electropulse plant for disinfection of liquids
US6558638B2 (en) * 1998-03-14 2003-05-06 Splits Technologies Limited Treatment of liquids

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU960130A1 (en) * 1980-11-17 1982-09-23 Научно-Исследовательский Институт Высоких Напряжений При Томском Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Политехническом Институте Им.С.М.Кирова Apparatus for decontaminating water with electric discharges
SU1263643A1 (en) * 1984-11-23 1986-10-15 Алтайский политехнический институт им.И.И.Ползунова Device for detoxication of water with electric discharges
SU1379761A1 (en) * 1985-11-01 1988-03-07 Предприятие П/Я Г-4132 Device for treating natural water and sewage water
US6558638B2 (en) * 1998-03-14 2003-05-06 Splits Technologies Limited Treatment of liquids
RU2144003C1 (en) * 1999-02-19 2000-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский центр им.М.В.Келдыша" Electropulse plant for disinfection of liquids

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU188655U1 (en) * 2018-12-07 2019-04-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) DEVICE OF MAGNETIC-PLASMA TREATMENT OF LIQUIDS
RU195077U1 (en) * 2019-09-18 2020-01-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) MAGNETIC-PLASMA LIQUID TREATMENT REACTOR

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Vanraes et al. Electrical discharge in water treatment technology for micropollutant decomposition
CN108341466B (en) Method for treating water in flowing water system by plasma discharge
US9352984B2 (en) Fluid treatment using plasma technology
Wang et al. Decoloration of azo dye by a multi-needle-to-plate high-voltage pulsed corona discharge system in water
US6558638B2 (en) Treatment of liquids
JP4111858B2 (en) Underwater discharge plasma method and liquid treatment apparatus
US20090071910A1 (en) Liquid treatment apparatus and liquid treatment method
CA2316160A1 (en) Liquid treating process and apparatus, as well as liquid treating system
JP5099612B2 (en) Liquid processing equipment
WO2008127135A1 (en) Method for treating water and aqueous solutions by means of a gas-discharge plasma and a device for carrying out said method
JP2005058887A (en) Waste water treatment apparatus using high-voltage pulse
US9409800B2 (en) Electric arc for aqueous fluid treatment
CN211570217U (en) Organic waste liquid treatment device of cylinder type DBD plasma
JP2015085297A (en) Liquid treatment apparatus and produced water treatment method
KR20160146922A (en) A system and method for treating water systems with high voltage discharge and ozone
CN105060408A (en) Underwater low temperature plasma wastewater treatment method and device
GB2536210A (en) Method and apparatus for decontamination of fluids
KR20170121425A (en) Plasma Water Treatment Apparatus
Ghasemi et al. A review of pulsed power systems for degrading water pollutants ranging from microorganisms to organic compounds
RU2478580C1 (en) Device for decontamination of effluents by electric discharges
KR100406855B1 (en) High voltage treatment equipment and method for liquid
CN101705599A (en) plasma washing machine
CN104843810A (en) Water supply processor
KR100496348B1 (en) The method and equipment wastewater disposal use plasma and Electrolysis
Zhu et al. The degradation of organic pollutants by bubble discharge in water

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160920

TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -MM4A - IN JOURNAL: 16-2017

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190920