Устройство для обработки воды
Полезная модель относится к оборудованию для обработки воды и, в частности, к устройствам, обеспечивающим получение воды с пониженным содержанием дейтерия, очищенной от примесей и патогенной микрофлоры. Устройство для обработки воды содержит корпус 1 с патрубками подвода воды 2 и отвода отрабатываемой воды 3, патрубком слива шлама 4, клапаном сброса парогазовой смеси 5. Внутри корпуса коаксиально расположены электроды 6, выполненные из токопроводящего объемно-пористого материала, и гранулированная фильтрующая загрузка 7, имеющая сорбционную активность к содержащимся в воде загрязняющим веществам. Устройство снабжено, по меньшей мере, одной емкостью высокого давления с углекислым газом 8, с возможностью подачи из нее в корпус устройства под давлением углекислого газа и/или воды, насыщенной углекислым газом. Трубопровод подачи исходной воды 9 через насос 10 и эжектор 11, соединен с установкой озоноультрафиолетовой обработки воды 12, которая, в свою очередь, соединена через патрубок подвода воды 2 с корпусом устройства 1, при этом клапан сброса парогазовой смеси 5 связан трубопроводом с эжектором 11. Устройство позволяет получать воду высокой степени очистки с низкой концентрацией дейтерия. 3 з.п. ф-лы, 2 илл.
Полезная модель относится к оборудованию для обработки воды и, в частности, к устройствам, обеспечивающим получение воды с пониженным содержанием дейтерия, очищенной от примесей и патогенной микрофлоры.
Известна установка для получения воды с пониженным содержанием дейтерия (RU 125092 U1 МПК B01D 59/00,27.02.2013), включающая ректификационную колонну непрерывного действия, работающую под вакуумом, испаритель, конденсатор, емкостное оборудование, ректификационная колонна содержит пакеты регулярной насадки в виде цилиндров диаметром, равным диаметру колонны, с суммарной эффективностью 80-120 теоретических тарелок при гидравлическом сопротивлении в рабочих условиях 2,63-6,58 кПа, между пакетами регулярной насадки по высоте колонны через каждые 3-8 диаметров установлены распределительные устройства жидкости и пара.
Известная установка позволяет снизить содержание в воде дейтерия, но при этом процессы ректификации под вакуумом, испарения и конденсации отличаются высокой энергоемкостью, а исходная вода требует предварительной очистки от накипеобразующих веществ, все эти обстоятельства не обеспечивают рентабельность получения готовой продукции.
Известна линия по получению обедненной дейтерием воды (RU 138803 U1, C25B 1/04; B01D 59/40; C01B 4/00; C01B 5/00, 27.03.2014), содержащая блок питания, электролизер с механически разделенными катодным и анодным пространствами и сборник обедненной дейтерием воды, дополнительно содержит второй идентичный первому электролизер, электрически включенный параллельно с ним, а катодные пространства электролизеров соединены между собой трубопроводом, замкнутым по контуру, который содержит насос, образуя циркуляционный контур католита, причем анодные пространства электролизеров параллельно связаны между собой и соединены с линией подачи исходной воды, а газовые выходы анодных пространств каждого электролизера соединены водородопроводами с газовыми входами катодных пространств противоположных электролизеров, при этом выход анодного пространства одного из электролизеров связан со сборником обедненной дейтерием воды, а другого - со сливом обогащенной дейтерием воды.
Недостатком устройства является его сложное конструктивное исполнение, кроме того, работа известной линии по получению обедненной дейтерием воды, требует значительных энергозатрат, поскольку в качестве исходной воды используют дистиллированную воду, электролиз которой требует высокого межэлектродного напряжения.
Наиболее близким по конструктивным признакам к заявляемому решению является электросорбционный фильтр (RU 142081 U1, B01D 35/06, 20.06.2014), включающий корпус с патрубками подвода и отвода отрабатываемой воды, патрубком слива шлама, и клапаном сброса парогазовой смеси, размещенные внутри корпуса коаксиально расположенные электроды, выполненные из токопроводящего объемно-пористого материала, инертного к процессу анодного растворения и имеющего поры сквозного типа, межэлектродное пространство и прикатодная область заполнены гранулированной фильтрующей загрузкой, имеющей сорбционную активность к содержащимся в воде загрязняющим веществам, корпус оснащен токоподводами, которые соединены проводами с источником постоянного тока, снабженным амперметром и устройством переполюсовки.
Данное устройство позволяет с высокой производительностью осуществлять очистку воды от различных примесей за счет возможности регенерации и сорбционных свойств фильтрующей загрузки и электродов. При этом устройство не позволяет получать воду с пониженным содержанием дейтерия и осуществлять бактерицидную обработку воды.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание устройства, обеспечивающего получение воды с низким содержанием дейтерия и при этом не содержащей примесей и патогенной микрофлоры.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для обработки воды, включающем корпус с патрубками подвода воды и отвода отрабатываемой воды, патрубком слива шлама, клапан сброса парогазовой смеси, коаксиально расположенными электродами, выполненными из токопроводящего объемно-пористого материала, гранулированной фильтрующей загрузкой, имеющей сорбционную активность к содержащимся в воде загрязняющим веществам, согласно заявляемой полезной модели устройство снабжено, по меньшей мере, одной емкостью высокого давления с углекислым газом, с возможностью подачи из емкости высокого давления в корпус устройства под давлением углекислого газа и/или воды, насыщенной углекислым газом, трубопровод подачи исходной воды через насос и эжектор, соединен с установкой озоноультрафиолетовой обработки воды, которая, в свою очередь, соединена через патрубок подвода воды с корпусом устройства, при этом клапан сброса парогазовой смеси связан трубопроводом с эжектором.
Устройство для обработки воды может быть выполнено с соединением емкости высокого давления с углекислым газом с корпусом устройства через патрубок слива шлама и распылительной установкой, установленной в корпусе у входа в патрубок слива.
Устройство для обработки воды может быть выполнено с соединением емкости высокого давления с углекислым газом с корпусом устройства через сатуратор, установленный на патрубке подачи воды в корпус устройства
Устройство для обработки воды, может быть выполнено с соединением емкости высокого давления с углекислым газом с корпусом устройства с помощью эжектора расположенного на патрубке подачи воды в корпус устройства.
Устройство для обработки воды поясняется чертежами. На фиг. 1 показан внешний вид устройства, на фиг. 2 устройство с встроенным сатуратором.
Устройство для обработки воды содержит корпус 1 с патрубками подвода воды 2 и отвода отрабатываемой воды 3, патрубком слива шлама 4, клапаном сброса парогазовой смеси 5, внутри корпуса коаксиально расположены электроды 6, выполненные из токопроводящего объемно-пористого материала, и гранулированная фильтрующая загрузка 7, имеющая сорбционную активность к содержащимся в воде загрязняющим веществам, емкость высокого давления с углекислым газом 8, трубопровод подачи исходной воды 9, с насосом 10, эжектор 11, установку озоноультрафиолетовой обработки воды 12. При этом устройство для обработки воды в частном случае выполнения может быть снабжено распылительной установкой 13, установленной в корпусе у входа в патрубок слива 4, сатуратором или эжектором 14 (на фиг. 2 показан сатуратор), установленными на патрубке подачи воды в корпус устройства.
В качестве емкости высокого давления в устройстве для обработки воды, которую подбирают в зависимости от предполагаемого объема производства, сроков хранения и других факторов, могут быть использованы баллоны различного объема жидкой углекислоты от 5 литров до 40 литров (кратковременное хранение до 40 суток); стационарные накопители с неограниченным хранением типа: РДХ-25-2, НЖУ-50Д, с массой углекислого газа 25,5 тн и 50 тн, соответственно.
Устройство для обработки воды работает следующим образом.
Исходную воду, подают через трубопровод подачи исходной воды 9 насосом 10 в эжектор 11, туда же из корпуса 1 через клапан сброса парогазовой смеси 5 подают электролизные газы (водород, углекислый газ), образующиеся в прикатодном пространстве, которые смешиваются с исходной водой. Далее распыленную воду пропускают через установку озоноультрафиолетовой обработки воды 12. При озоноультрафиолетовой обработке, вода насыщается озоном с одновременным ультрафиолетовым (УФ) облучением. Это, во-первых, оказывает бактерицидное воздействие на воду, во-вторых озоноультрафиолетовая обработка воды обеспечивает окисление ионов металлов, деструкцию (разложение) органических веществ и превращает растворенный в воде кислород в озон, что повышает ее электрохимическую активность воды в части образования при электролизе легких изотопов кислорода - 16 ( 16O).
Обеззараженную и насыщенную озоном воду подают через патрубок подачи воды в корпус 1 устройства, туда же под давлением подают углекислый газ. При этом уравнение электролитической диссоциации воды, осуществляемой в корпусе устройства выглядит следующим образом:
В процессе электролитической диссоциации вода, содержащая дейтерий (D) разлагается труднее, чем легкая, образованная с изотопом протия (П), поэтому, по окончанию электролиза, концентрация тяжелой воды повышается, и тяжелая вода собирается вместе в нижней части корпуса 1 устройства, так как ее удельный вес больше, чем легкой воды: 1,1050 г/см3 и 0,9982 г/см3 соответственно.
Содержание дейтерия (D) и протия (П), в воде в приведенных ниже примерах измерялось с помощью масс-спектрометра типа ThermoQuestFinnigannMATDELTAPlus.
Расчет содержания дейтерия производится с учетом стандарта SMOW - абсолютное содержание дейтерия в воде 0,015576 ат. % по формуле
D=(Rобр.-0,015576)/0,015576×1000
. Имеет размерность [ppm] (Creig Н. "Standard for reporting concentration of deuterium and oxygen-18 in natural water».Science, 1961, vol. 133, p. 1833-1834).
За счет прохождения воды через гранулированную фильтрующую загрузку 7, и за счет сорбционной активности объемно-пористых электродов 6 и гранулированной фильтрующей загрузки 7, размещенной в межэлектродном пространстве вода подвергается очистке от тяжелых металлов и других примесей, которые также собираются в нижней части корпуса устройства.
При этом, при выполнении устройства с соединением емкости высокого давления с углекислым газом 8 с корпусом 1 устройства через патрубок слива шлама 4, углекислый газ барботируют под слой воды через распылительную установку 13, установленную в корпусе у входа в патрубок слива. Корпус 1 устройства, в данном случае выполняет, функцию сатуратора.
При выполнении устройства для обработки воды, предусматривающем соединение емкости высокого давления с углекислым газом с корпусом устройства через сатуратор или эжектор, установленные на патрубке подачи воды в корпус, происходит насыщение воды углекислым газом в сатураторе 14 или эжекторе (на фиг. чертежей не показан).
Очищенная от взвесей и бактерий легкая вода ( 1H2
16O) после электролиза выходит из патрубка отвода отрабатываемой воды 3 на розлив.
Тяжелую воду, накапливаемую в прикатодном пространстве в нижней части корпуса, вместе с примесями сливают через патрубок слива шлама 4 для утилизации.
Результаты, полученные в процессе обработки воды с использованием заявляемого устройства, приведены в таблице.
Как следует из данных таблицы, обработка воды, осуществляемая в заявляемом устройстве для обработки воды, позволяет получить воду со значительно сниженным содержанием анионов, катионов и дейтерия.
Получаемая в процессе обработки вода может найти широкое применение в медицине, фармакологии и других отраслях, где технологии предусматривают использование воды, получаемой степени очистки.
1. Устройство для обработки воды, включающее корпус с патрубками подвода воды и отвода отрабатываемой воды, патрубком слива шлама, клапаном сброса парогазовой смеси, коаксиально расположенными электродами, выполненными из токопроводящего объемно-пористого материала, гранулированной фильтрующей загрузкой, имеющей сорбционную активность к содержащимся в воде загрязняющим веществам, отличающееся тем, что снабжено, по меньшей мере, одной емкостью высокого давления с углекислым газом, с возможностью подачи из емкости высокого давления в корпус устройства под давлением углекислого газа и/или воды, насыщенной углекислым газом, включает насос и эжектор, последовательно установленные на трубопроводе подачи исходной воды, соединенным с установкой озоноультрафиолетовой обработки воды, которая, в свою очередь, соединена через патрубок подвода воды с корпусом устройства, при этом клапан сброса парогазовой смеси связан трубопроводом с эжектором.
2. Устройство для обработки воды по п. 1, отличающееся тем, что емкость высокого давления с углекислым газом соединена с корпусом устройства через патрубок слива шлама и распылительной головкой, установленной в корпусе у входа в патрубок слива.
3. Устройство для обработки воды по п. 1, отличающееся тем, что емкость высокого давления с углекислым газом соединена с корпусом устройства через сатуратор, установленный на патрубке подачи воды в корпус устройства.
4. Устройство для обработки воды по п. 1, отличающееся тем, что емкость высокого давления с углекислым газом соединена с корпусом устройства с помощью эжектора, расположенного на патрубке подачи воды в корпус устройства.
