Устройство для электрохимической обработки воды

Устройство относится к области электрохимической обработки воды и предназначено для получения воды с заданным окислительно-восстановительным потенциалом, с обеспечением автоматизированной промывки электролизера. Устройство также может быть использовано для очистки водопроводной питьевой воды от микроорганизмов всех видов и форм, токсичных органических соединений, ионов тяжелых металлов, количественное содержание которых в питьевой воде не соответствует санитарным нормам. Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в том, чтобы обеспечить возможность задания и постоянного автоматизированного поддержания параметров окислительно-восстановительного потенциала воды обрабатываемой установкой, с учетом качества исходной воды, в том числе дистанционно, с обеспечением автоматизированной промывки электрохимического реактора установки кислотным раствором с целью удаления катодных отложений. Устройство электрохимической обработки включает в себя входной расходомер 2, датчик электропроводимости исходной воды 3, резервуар 4 с промывочной жидкостью, датчик уровня 5 промывочной жидкости в резервуаре, контроллер 6, подключение 7 по стандартным протоколам, предпочтительно через RS-232 и/или GPRS или ETHERNET для связи с системой более высокого уровня, датчик RedOx-потенциала 8 католита, датчик 15 RedOx-потенциала анолита, трехходовой вентиль 9 потока католита, трехходовой вентиль 14 анолита, датчик 11 электропроводимости жидкости сбрасываемой в дренаж с платиновыми электродами, электролизер 16, электромагнитный клапан 17 ввода промывочной жидкости, вентиль 18 с электроприводом регулировки потока исходной воды. З.п.ф. 5, ил.1

Полезная модель относится к области электрохимической обработки воды и предназначено для получения воды с заданным окислительно-восстановительным потенциалом, с обеспечением автоматизированной промывки электролизера. Устройство также может быть использовано для очистки водопроводной питьевой воды от микроорганизмов всех видов и форм, токсичных органических соединений, ионов тяжелых металлов, количественное содержание которых в питьевой воде не соответствует санитарным нормам.

Известна установка для обработки питьевой воды по патенту RU 2322395, МПК C02F 1/46, бюл. 11 от 20.04.2008, содержащая диафрагменный электрохимический реактор, электроды которого разделены мелкопористой диафрагмой на анодную и катодную камеры, флотационный реактор, каталитический реактор.

К недостаткам данной установки можно отнести отсутствие автоматизированной системы управления задающей режим работы установки в зависимости от потока исходной воды и уровня ее электропроводимости, находящегося в зависимости от количества растворенных в воде веществ, и отсутствие возможности получения воды с заданным окислительным и восстановительным потенциалом.

Известно техническое решение по патенту RU 51731, МПК G01F 1/06 от 27.02.2006 размещаемое в установке активации питьевой воды или в установке электрохимического синтеза анолита с несколькими датчиками расхода воды, католита, анолита, солевого раствора, раствора соляной кислоты. Все датчики расхода включены гидравлически в соответствующие трубопроводы водно-солевых растворов или воды в этой установке и подключены электрически к одной электронной схеме обработки сигналов и индикации параметров. Схема соединена с входящими в установку датчиками тока и напряжения электрохимических реакторов, электрически управляемыми блоком питания реакторов и узлами гидравлического регулирования (с электрически управляемыми вентилями или насосами подачи воды, солевого раствора и раствора соляной кислоты НС1 в установку). Схема оснащена дополнительными элементами электронного управления и программой для измерения и индикации параметров анолита (расхода, количества, Сах, ОВП, рН), более точного автоматического регулирования и задания требуемых параметров анолита (за счет измерения и контроля расхода солевого раствора и расхода католита дополнительно к контролю расхода анолита и тока реакторов) и для управления работой установки, включая ее регенерацию (промывку раствором НСl), за счет измерения и контроля расхода раствора НСl и изменений напряжений на реакторах установки, связанных с катодными отложениями. Эта установка принята за прототип.

Недостатком данной установки является то, что задание требуемых параметров окислительно-восстановительного потенциала получаемой воды производится на основе экспериментально определенной зависимости параметров активированной воды от расхода воды при различных значениях тока активатора, что не позволяет задавать и поддерживать точные значения ОВП получаемой воды с учетом качества исходной воды зависящего от количества растворенных в ней веществ, поскольку отсутствуют необходимые средства объективного контроля такие как - датчик электропроводимости исходной воды, датчики RedOx-потенциала анолита и католита.

Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в том, чтобы обеспечить возможность задания и постоянного автоматизированного поддержания параметров окислительно-восстановительного потенциала воды обрабатываемой установкой, с учетом качества исходной воды, в том числе дистанционно, с обеспечением автоматизированной промывки электролизера установки кислотным раствором с целью удаления катодных отложений.

Сущность решения технической задачи состоит в том, что устройство для электрохимической обработки воды содержит контроллер для автоматизированного управления, к которому подключены входной расходомер, датчик электропроводимости исходной воды и вентиль с электроприводом регулировки потока исходной воды, что позволяет обеспечить получение воды с заданным окислительно-восстановительным потенциалом посредством электролизера, подключенного к контроллеру, и включающего в себя электрохимический реактор для получения растворов анолита («мертвой» воды) и католита («живой» воды), а также реакторы смешения и каталитический, используемые при очистке водопроводной питьевой воды, и переключатель электролизера в режим производства католита и анолита, или очистки питьевой воды. Контроллер обеспечивает выбор режима работы электролизера, а также управление силой тока электролизера в зависимости от потока исходной воды и уровня ее электропроводимости, находящегося в зависимости от количества растворенных в воде веществ, а также управляет вентилем с электроприводом, обеспечивая регулировку потока исходной воды, для задания оптимальных параметров работы электролизера. Установленные на выводах потока католита и анолита электролизера датчики RedOx-потенциала, подключенные к контроллеру управления устройством, позволяют учитывать значение окислительно-восстановительного потенциала обработанной воды при автоматизированной регулировке потока исходной воды и задании силы тока электролизера. В зависимости от применения устройства автономно или в составе комплекса водоподготовки, задание необходимого режима работы устройства и требуемого RedOx-потенциала обработанной воды производится с собственного пульта контроллера или от системы управления более высокого уровня через подключение контроллера по стандартным протоколам, предпочтительно через RS-232 и/или GPRS или ETHERNET. Для осуществления автоматизированной технологической промывки электролизера к вводу воды в электролизер, после вентиля с электроприводом регулировки потока исходной воды, который перекрывает доступ в электролизер исходной воды на время технологической промывки, через электромагнитный клапан ввода промывочной жидкости, подключенный к контроллеру, присоединен резервуар с промывочной жидкостью. Датчик электропроводимости жидкости сбрасываемой в дренаж, подключенный к контроллеру управления устройством, позволяет при автоматизированной технологической промывке электролизера осуществлять контроль прохождения промывочной жидкости через электролизер, а также осуществлять контроль окончательной промывки электролизера исходной водой. Датчик уровня, установленный на резервуаре с промывочной жидкостью, и подключенный к контроллеру, позволяет контролировать наличие промывочной жидкости в резервуаре достаточного для осуществления автоматизированной технологической промывки электролизера и своевременно извещать о необходимости дополнительного налива промывочной жидкости в резервуар. Трехходовые вентили потока анолита и католита электролизера, подключенные к контроллеру управления устройством, позволяют перенаправлять отработанную воду в дренаж в зависимости от выбранного режима работы электролизера, а также осуществлять сброс промывочной жидкости в дренаж при технологической промывке электролизера.

Структурно-функциональная схема устройства для электрохимической обработки воды показана на фиг.1, где обозначены:

1 - ввод исходной воды;

2 - расходомер;

3 - датчик электропроводимости исходной воды;

4 - резервуар для промывочной жидкости;

5 - датчик уровня промывочной жидкости в резервуаре;

6 - контроллер управления устройством;

7 - подключение по стандартным протоколам, предпочтительно через RS-232 и/или GPRS или ETHERNET для связи с системой более высокого уровня;

8 - датчик RedOx-потенциала католита;

9 - трех-ходовой вентиль потока католита;

10 - вывод потока католита;

11 - датчик электропроводимости жидкости сбрасываемой в дренаж;

12 - вывод потока промывочной жидкости и воды в дренаж;

13 - вывод потока анолита;

14 - трех-ходовой вентиль потока анолита;

15 - датчик RedOx-потенциала анолита;

16 - электролизер;

17 - электромагнитный клапан ввода промывочной жидкости;

18 - вентиль с электроприводом регулировки потока исходной воды.

Устройство для электрохимической обработки воды работает следующим образом. Вода из системы водоснабжения через ввод 1 исходной воды поступает на входной расходомер 2, далее через вентиль 18 с электроприводом, поступает в электролизер 16. В качестве электролизера была применена доработанная установка «Изумруд-КФ-Три в одном» (www.izumrud.com.ru/emerald/models/emerald_kf3.php). В электролизере, при получении растворов анолита («мертвой» воды) и католита («живой» воды), вода проходит обработку в электрохимическом реакторе, а при очистке водопроводной питьевой воды, дополнительно в реакторах смешения и каталитическом. Контроллер 6 обеспечивает переключение режимов работы электролизера 16, а также управление силой тока в электрохимическом реакторе в зависимости от потока исходной воды и уровня ее электропроводимости, а также управляет вентилем 18 с электроприводом, обеспечивая регулировку потока исходной воды. Установленные после трехходового вентиля 9 потока католита датчик RedOx-потенциала католита 8 и после трехходового вентиля 14 потока анолита, датчик RedOx-потенциала 15 анолита, позволяют измерять точное значение RedOx-потенциала обработанной воды и учитывать его при автоматизированной регулировке потока исходной воды и задании силы тока в электролизере посредством подключения названных датчиков к контроллеру 6. Технологическая промывка электролизера 16 с целью удаления из него катодных отложений осуществляется автоматически после обработки 400 - 500 литров исходной воды в зависимости' от уровня ее электропроводимости, находящегося в зависимости от количества растворенных в воде веществ, во время, когда нет потребления обработанной устройством воды (предпочтительно в ночное время). При технологической промывке вентиль 18 с электроприводом регулировки потока исходной воды, перекрывает доступ исходной воды в электролизер 16 на время данной промывки, а трехходовой вентиль 9 потока католита и трехходовой вентиль 14 потока анолита, подключенные к контроллеру 6, перенаправляют потоки жидкости с выходов электролизера 16 на вывод в дренаж 12. Через электромагнитный клапан 17 ввода промывочной жидкости, подключенный к контроллеру 6, из резервуара 4 в электролизер 16 поступает промывочная жидкость, предпочтительно состоящая из 15% раствора уксусной кислоты. При фиксации контроллером 6, посредством подключенного к нему датчика электропроводимости 11 с платиновыми электродами, изменения электропроводимости жидкости сбрасываемой в дренаж, что говорит о прохождении промывочной жидкости через электролизер 16, трехходовой вентиль 9 потока католита и трехходовой вентиль 14 потока анолита полностью перекрывают выход жидкости из электролизера 16.

После этого по истечении 60 минут перекрывается электромагнитный клапан 17 ввода промывочной жидкости, а трехходовой вентиль 9 потока католита и трехходовой вентиль 14 потока анолита перенаправляют потоки жидкости с выходов электролизера 16 на вывод в дренаж 12 и полностью открывается вентиль 18 с электроприводом регулировки потока исходной воды. После того как электропроводность исходной воды и воды сбрасываемой в дренаж сравняются окончательная промывка электролизера 16 исходной водой осуществляется еще 1 минуту для полного удаления из системы остатков промывочной жидкости с растворенными в ней катодными осадками. По завершению этого процесса устройство опять готово к электрохимической обработке воды. При использовании устройства автономно задание необходимого режима его работы и требуемого RedOx-потенциала католита или анолита производится с собственного пульта контроллера 6, а при использовании его в качестве составной части комплекса водоподготовки управление им производится через подключение контроллера по стандартным протоколам, предпочтительно через RS-232 и/или GPRS или ETHERNET 7.

1. Устройство электрохимической обработки воды для получения воды с заданным окислительно-восстановительным потенциалом, содержащее расходомер, электролизер и контроллер, отличающееся тем, что перед электролизером установлены подключенные к контроллеру датчик электропроводимости исходной воды, позволяющий учитывать уровень солености исходной воды при задании режимов работы электролизера, и вентиль с электроприводом регулировки потока исходной воды, позволяющий автоматизированно задавать и поддерживать необходимый поток исходной воды для получения заданного окислительно-восстановительного потенциала обработанной воды.

2. Устройство электрохимической обработки воды по п.1, отличающееся тем, что на выводах потока католита и анолита установлены датчики RedOx-потенциала, подключенные к контроллеру и позволяющие учитывать значение RedOx-потенциала обработанной воды при автоматизированной регулировке потока исходной воды.

3. Устройство электрохимической обработки воды по п.1, отличающееся тем, что контроллер имеет подключение по стандартным протоколам, предпочтительно через RS-232 и/или GPRS или ETHERNET, для связи с автоматизированной системой более высокого уровня.

4. Устройство электрохимической обработки воды по п.1, отличающееся тем, что к вводу в электролизер после вентиля с электроприводом регулировки потока исходной воды через электромагнитный клапан ввода промывочной жидкости, подключенный к контроллеру, присоединен резервуар с промывочной жидкостью, что позволяет осуществлять автоматизированную технологическую промывку электролизера.

5. Устройство электрохимической обработки воды по п.4, отличающееся тем, что на выводе потока промывочной жидкости и воды в дренаж установлен датчик электропроводимости жидкости, сбрасываемой в дренаж, подключенный к контроллеру, что позволяет при автоматизированной технологической промывке электролизера осуществлять контроль прохождения промывочной жидкости через электролизер, а также осуществлять контроль окончательной промывки электролизера исходной водой.

6. Устройство электрохимической обработки воды по любому из пп.4 и 5, отличающееся тем, что на резервуаре с промывочной жидкостью установлен датчик уровня промывочной жидкости в резервуаре, подключенный к контроллеру, позволяющий контролировать наличие промывочной жидкости в резервуаре, достаточное для осуществления автоматизированной технологической промывки электролизера, и своевременно извещать о необходимости добавления промывочной жидкости в резервуар.