Электролизная установка

В условиях все расширяющегося внедрения в водное хозяйство прогрессивных технических решений в области водоподготовки и очистки сточных вод научно обоснованный контроль качества воды является одним из важнейших факторов санитарно - эпидемиологического благополучия населенных пунктов, а также предотвращения техногенных и экологических катастроф. В последние десятилетия во всем мире все шире применяется раствор гипохлорита натрия NaClO, содержащий активный хлор, равноценный по своим дезинфицирующим и стерилизующим качествам чистому хлору. Его применение практически снимает все опасные и вредные производственные факторы, присущие использованию жидкого и газообразного хлора - сильнодействующего ядовитого вещества. К достоинствам применения гипохлорита натрия относится возможность получения его непосредственно на месте потребления путем электролиза дешевого и доступного сырья - хлорида натрия (поваренной соли). При этом раствор гипохлорита натрия, получаемый электрохимическим методом (марка Э по ТУ 6-01-29-93) является наиболее чистым и малотоксичным продуктом (класс опасности - 4 по ГОСТ 12.1.007-76) и имеет самую высокую эффективность. В настоящее время эффективность и производительность электролизных установок для получения гипохлорита натрия значительно возросла. Удалось преодолеть ряд технологических проблем, связанных с получением электролитического гипохлорита натрия. Разработанные и производимые установки получения гипохлорита натрия имеют различную производительность и различное назначение. Они могут быть использованы: - для обеззараживания природных и сточных вод в хозяйственно-питьевом водоснабжении; - для дезинфекции оборудования, помещений и сооружений в отраслях пищевой промышленности, в медико-санитарных учреждениях, предприятиях общественного питания, санаториях и домах отдыха, детских учреждениях, плавательных бассейнах и других объектах; - для предотвращения биообрастания в системах водяного обогрева и охлаждения; - для обеспечения временного или постоянного водоснабжения в условиях чрезвычайных ситуаций или в удаленных гарнизонах Вооруженных Сил Российской Федерации. Технологические схемы электролизных установок могут быть как проточные, так и периодического действия. При использовании проточных электролизеров появляется возможность сократить затраты на обслуживание установок, т.к. здесь значительно легче управлять процессом. В зависимости от вида используемого сырья электролизные установки можно разделить на установки для электролиза искусственно приготовленного раствора и для электролиза природных рассолов. Достоинства электролитического гипохлорита натрия как эффективного бактерицидного агента, простота и надежность электролизных установок, а также заинтересованность потребителей в применении безопасного электрохимического метода обеззараживания воды привели к созданию огромного числа самых разнообразных по своей конструкции установок. Наиболее широкое распространение получили электролизные установки, работающие по нижеприведенной технологической схеме. В емкости приготавливается насыщенный раствор поваренной соли, загружается соль и заливается водопроводной водой. Подача водопроводной воды в емкость осуществляется через поплавковый клапан, с помощью которого в емкости поддерживается постоянный уровень воды. Вода, проходя через слой поваренной соли и растворяя ее, насыщается хлоридом натрия. Для получения насыщенного раствора соли с содержанием NaCl 30 г/л слой соли над заборным фильтром (мертвый объем) должен быть не менее 15-20 см. По мере работы электролизной установки слой соли уменьшается и при уменьшении его до уровня мертвого объема необходимо произвести пополнение емкости. Забор насыщенного раствора поваренной соли производится насосом-дозатором через трубопровод, расположенный на дне емкости. Приемное отверстие трубопровода оборудовано фильтром. Насыщенный раствор поваренной соли поступает в трубопровод приготовления рабочего раствора поваренной соли, в который поступает и водопроводная вода для разбавления до заданной концентрации раствора поваренной соли. Контроль расхода водопроводной воды производится по счетчику и регулируется клапаном или краном. Приготовленный рабочий раствор поступает в проточный электролизер, состоящий из нескольких электролитических ячеек, в которых осуществляется электролиз, в результате которого образуется гипохлорит натрия заданной концентрации по хлору и водород. Электролизер подключен к источнику постоянного тока. Полученный гипохлорит натрия поступает в резервуар гипохлорита, где происходит отделение водорода от гипохлорита. Из резервуара гипохлорит натрия насосом-дозатором подается на хлорирование. Дозирование активного хлора осуществляется путем изменения скорости работы насоса. Выделяющийся при электролизе водород удаляется с помощью принудительной вентиляции за пределы помещения в атмосферу. Электролизная установка снабжена элементами автоматики, управляющими рабочим процессом и отключающими установку при нарушении технологического режима работы.

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к конструкциям электролизных установок.

Известна электролизная установка для получения раствора гипохлорита натрия из раствора хлорида натрия (патент на полезную модель 69523).

В основу настоящей полезной модели поставлена задача создания универсальной автоматической малогабаритной конструкции переносной электролизной установки для получения обеззараживающего реагента гипохлорита натрия в местах его применения, а также повышение безопасности эксплуатации.

Поставленная задача решается тем, что весь комплект оборудования электролизной установки монтируется на единой раме, снабжается ротаметром, регулирующим клапаном с электроприводом, датчиком расхода (водомером), датчиками уровня гипохлорита, процессором для обработки поступающей информации и выдачи управляющих сигналов, располагается оптимально, готов к работе и обеспечивает получение и дозирование гипохлорита натрия.

Повышение безопасности эксплуатации установки достигается исключением возможности попадания водорода в трубопроводы канализации помещения электролизной.

Таким образом, обеспечивается автоматический процесс производства гипохлорита натрия и повышается безопасность эксплуатации электролизной установки.

Технологические схемы электролизных установок, работающих на растворах поваренной соли, могут быть как проточные, так и с системой периодического действия. Основное отличие параметров проточных электролизеров от параметров электролизеров периодического действия заключается в том, что в первом случае процесс электролиза можно полагать стационарным, не зависящим от времени. При этом, если расход рассола и токовая нагрузка на электролизер остаются постоянными, то сохраняется неизменной и концентрация раствора гипохлорита натрия, отводимого из электролизера.

В электролизных установках периодического действия концентрация гипохлорита натрия зависит от времени, прошедшего с начала электролиза. В этом случае обслуживающий персонал должен значительно больше затрачивать времени на организацию процесса в связи с тем, что он вынужден несколько раз в сутки заполнять электролизер раствором и сливать из них гипохлорит натрия.

Реализация предлагаемой полезной модели рассмотрена на примере технологической схемы электролизной установки на фиг.1. Вся вода, поступающая в электролизную установку, проходит через ионообменный умягчитель 1 и попадает в емкость 2 для приготовления концентрированного раствора соли. В емкости раствора соли находятся сливной 3 и переливной 4 патрубки и трубопроводы. Узел подачи концентрированного раствора поваренной соли состоит из фильтра 5 и насоса-дозатора 6. Шаровый кран 7, клапан с электроприводом 8, датчик расхода (водомер) 9, обеспечивают заданный расход подаваемой воды, контролируемый ротаметром 10. Электропитание электролизера осуществляется от выпрямителя 11. Выход электролизера соединен трубопроводом 12 с емкостью 13 для хранения готового гипохлорита натрия. Емкость гипохлорита снабжена патрубком 14 и воздуховодом 15. Вентилятор 16 создает напор воздуха для принудительного удаления водорода в атмосферу. Емкость гипохлорита оборудована сливным 17 и переливным 18 патрубками и трубопроводами, причем на переливном трубопроводе емкости гипохлорита вмонтирован Z-образный изгиб 19, играющий роль гидрозатвора и предотвращающий попадание смеси газов в трубопровод канализации. Емкость для хранения полученного гипохлорита дополнительно комплектуется датчиками уровней 20 для автоматизации процесса приготовления гипохлорита и патрубком для подачи гипохлорита натрия насосом-дозатором 21 к точкам ввода на обеззараживание воды. Установка снабжена пультом управления и сигнализации 22, в котором находится управляющий процессор обработки поступающей информации и выдачи управляющих сигналов.

Из приведенного выше описания понятно, что предлагаемая полезная модель может быть реализована не только в соответствии с рассмотренным примером ее реализации, но и в других конкретных формах без отступления от существа полезной модели, определенного ее формулой.

1. Электролизная установка для производства гипохлорита натрия, состоящая из емкости для растворения поваренной соли, входной патрубок которой соединен с узлом подачи воды на разбавление, оборудованным ионообменным умягчителем, обеспечивающим удаление солей жесткости в воде (соли кальция и магния), а выходной патрубок соединен с насосом-дозатором подачи исходного раствора поваренной соли в электролизер, выход которого соединен с резервуаром для хранения полученного гипохлорита натрия, причем резервуар снабжен напорным вентилятором с патрубком для принудительного выброса водорода в атмосферу и соединенным с насосом-дозатором патрубком для подачи гипохлорита натрия на обеззараживание воды, отличающаяся тем, что в ее состав дополнительно включен ротаметр для визуального определения объемного расхода воды на электролиз, регулирующий клапан с электроприводом для изменения объема подаваемой воды, датчик расхода (водомер) для регистрации расхода воды на электролиз, а также процессор для обработки поступающей информации и выдачи управляющих сигналов.

2. Электролизная установка по п.1, отличающаяся тем, что емкости для приготовления исходного солевого раствора и хранения полученного гипохлорита дополнительно комплектуются сливными и переливными патрубками и трубопроводами, причем на переливном трубопроводе емкости гипохлорита вмонтирован Z-образный изгиб, играющий роль гидрозатвора и предотвращающий попадание смеси газов в трубопровод канализации.

3. Электролизная установка по п.2, отличающаяся тем, что емкость для хранения полученного гипохлорита дополнительно комплектуется датчиками уровней для автоматизации процесса приготовления гипохлорита.

4. Электролизная установка по п.3, отличающаяся тем, что пульт управления, умягчитель воды, насосы-дозаторы размещены между емкостью для приготовления солевого раствора и емкостью для гипохлорита, а проточный электролизер располагается в нижней части установки, в непосредственной близости от емкости солевого раствора и емкости для гипохлорита.

5. Электролизная установка по п.4, отличающаяся тем, что весь комплект оборудования установлен на единой переносной раме и обеспечивает получение и дозирование гипохлорита натрия.