RU2701938C1 - Device for waste water treatment with asymmetric current - Google Patents

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention can be used in metallurgical and machine building industries during electrochemical treatment of waste water. Device for cleaning waste water with an asymmetric current comprises electrolysis cell (3), a controlled power supply of electrolysis cell (1), which generates direct and reverse currents, connected to current switch (2) connected to electrodes of electrolysis cell (3), a vibrating unit of electrolysis unit (6), unit of sensors for monitoring composition of waste water (4) coming for treatment, and control unit of power supply of electrolysis unit (1), current switch (2) and unit of sensors of controlled parameters of waste water treatment (5). Control unit is a programmable control controller (7) with an operator touch panel (8) connected to electrolysis cell (6) vibration unit and the waste water composition control sensors unit (4).

EFFECT: invention widens the range of technical means for treating waste water with asymmetric current.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в металлургической и машиностроительной областях промышленности, в частности, в электролизных установках при электрохимической очистке сточных вод.The invention relates to electrical engineering and can be used in the metallurgical and engineering industries, in particular, in electrolysis plants during electrochemical wastewater treatment.

Из уровня техники широко известно применение устройств для получения асимметричного тока в электролизных установках для очистки промышленных сточных вод, многообразный спектр которых предполагает необходимость регулировки параметров асимметричного тока для качественной очистки.It is widely known in the prior art to use devices for producing an asymmetric current in electrolysis plants for treating industrial wastewater, the diverse spectrum of which suggests the need to adjust the parameters of the asymmetric current for quality cleaning.

Известно, например, устройство для получения асимметричного тока, используемое для питания электролизных установок при электрокоагуляционной очистке маслоэмульсионных сточных вод, содержащее два регулируемых выпрямителя, два контактора и последовательно соединенные задающий регулируемый импульсный генератор, регулируемый делитель частоты и регулируемый ждущий мультивибратор, причем выводы контактов обоих контакторов объединены, и их общая точка соединения образует второй выходной вывод, вход задающего регулируемого импульсного генератора соединен с входами выпрямителей, а выходы регулируемого ждущего мультивибратора соединены с обмотками контакторов (Авторское свидетельство СССР №1056409 А, дата приоритета 10.09.1982, дата публикации 23.11.1983, авторы: Г.М. Зограф, Т.И. Халтурина и др., RU).It is known, for example, a device for producing an asymmetric current, used to power electrolysis plants during electrocoagulation treatment of oil-emulsion wastewater, containing two adjustable rectifiers, two contactors and serially connected a controlled adjustable pulse generator, an adjustable frequency divider and an adjustable standby multivibrator, and the contact outputs of both contactors are combined, and their common connection point forms a second output terminal, the input of a controlled adjustable pulse the generator is connected to the inputs of the rectifiers, and the outputs of the adjustable standby multivibrator are connected to the windings of the contactors (USSR Author's Certificate No. 1056409 A, priority date 09/10/1982, publication date 11/23/1983, authors: G.M. Zograf, T.I. Khalturina, etc. ., RU).

Недостатком известного устройства является малый ресурс работы в связи с подверженностью контактов выгоранию под воздействием дугового разряда, появляющегося на контактах при изменении полярности тока электролиза, а также необходимость постоянного контроля оператором оптимальности условий очистки сточных вод.A disadvantage of the known device is its short operating life due to the susceptibility of contacts to burnout under the influence of an arc discharge that appears on the contacts when the polarity of the electrolysis current changes, as well as the need for the operator to constantly monitor the optimality of wastewater treatment conditions.

Известно также устройство для получения асимметричного тока, содержащее последовательно соединенные между собой регулируемый импульсный генератор, регулируемый делитель частоты и регулируемый ждущий мультивибратор с двумя выходами, а также входные и выходные выводы для подключения соответственно питающей сети и нагрузки - электролизера, причем вход импульсного генератора соединен с входными выводами, а для повышения надежности в устройство введены регулируемый автотрансформатор с двумя выходами, два понижающих трансформатора и два тиристорных коммутатора, причем вход автотрансформатора соединен с входами регулируемого импульсного генератора, вход каждого из понижающих трансформаторов соединен с одним из выходов автотрансформатора, а выход - с первым входом одного из тиристорных коммутаторов, второй управляющий вход каждого из которых соединен с соответствующим выходом ждущего мультивибратора, первый выход одного тиристорного коммутатора соединен со вторым выходом другого тиристорного коммутатора, и их общая точка соединения образует один из выходных выводов, а другой выходной вывод образован общей точкой соединения соответственно второго и первого выходов указанных коммутаторов (Авторское свидетельство СССР №1541740 А1, дата приоритета 05.05.1988, дата публикации 07.02.1990, авторы: Г.М. Зограф, Т.И. Халтурина, Т.Я. Пазенко, RU).A device for producing an asymmetric current is also known, comprising an adjustable pulse generator, an adjustable frequency divider and an adjustable standby multivibrator with two outputs connected in series, as well as input and output terminals for connecting the mains and the load, respectively, of the electrolyzer, and the input of the pulse generator is connected to input terminals, and to increase reliability, an adjustable autotransformer with two outputs, two step-down transformers and two thyristor switches, the input of the autotransformer connected to the inputs of an adjustable pulse generator, the input of each of the step-down transformers connected to one of the outputs of the autotransformer, and the output to the first input of one of the thyristor switches, the second control input of each of which is connected to the corresponding output of the waiting multivibrator, the first the output of one thyristor switch is connected to the second output of another thyristor switch, and their common connection point forms one of the output terminals c, and the other output terminal is formed by a common connection point, respectively, of the second and first outputs of the indicated switches (USSR Copyright Certificate No. 1541740 A1, priority date 05/05/1988, publication date 02/07/1990, authors: G.M. Zograph, T.I. Khalturina, T.Ya. Pazenko, RU).

Недостатком данного устройства является невысокий КПД, обусловленный тем, что тиристорные коммутаторы устройства одновременно с коммутацией тока выполняют функции выпрямителей тока, поэтому через электролизер проходят пульсирующие с промышленной частотой прямой и обратный токи. Тепловые потери гармоник пульсирующего тока уменьшают общий КПД устройства.The disadvantage of this device is its low efficiency, due to the fact that the thyristor switches of the device simultaneously with current switching serve as rectifiers, therefore, forward and reverse currents pulsating with an industrial frequency pass through the electrolyzer. The thermal loss of the harmonics of the ripple current reduces the overall efficiency of the device.

В качестве прототипа принято устройство для очистки сточных вод, выполненное на основе устройства для получения асимметричного тока, которое содержит выполненные в виде импульсных преобразователей тока управляемый источник прямого тока и управляемый источник обратного тока, коммутатор тока, выполненный в виде ключевого инвертора на полупроводниковых приборах, электролизер, блок датчиков контролируемых параметров очистки сточных вод, компьютер, блок управления коммутатором тока и источниками прямого и обратного тока электролизера. В данном устройстве оператор выбирает на компьютере программу электрохимической очистки сточных вод, вводит заданные параметры очистки сточных вод и включает электропитание всех блоков установки. Управляемый источник прямого тока и управляемый источник обратного тока вырабатывают по заданной программе требуемые уровни и длительности асимметричного тока, обеспечивающего очистку сточных вод в электролизере. Процесс электролиза непрерывно контролируется блоком датчиков параметров очистки сточных вод, сигналы с которого поступают на компьютер. При отклонении контролируемых параметров очистки от заданных программой значений компьютер вырабатывает сигналы рассогласования, изменяющие через блок управления и коммутатор тока длительность и уровни импульсов прямого и обратного тока до совпадения контролируемых параметров очистки с заданными в программе значениями (Патент РФ №2431231 С1, дата подачи заявки 28.07.2010, дата публикации 10.10.2011, авторы: Т.И. Халтурина и др., RU, прототип).As a prototype, a wastewater treatment device is adopted, made on the basis of a device for producing an asymmetric current, which contains a controlled direct current source and a controlled reverse current source made in the form of pulsed current converters, a current switch made in the form of a key inverter on semiconductor devices, an electrolyzer , a block of sensors of controlled parameters of wastewater treatment, a computer, a control unit for a current switch and sources of direct and reverse current of the electrolyzer. In this device, the operator selects the electrochemical wastewater treatment program on the computer, enters the specified wastewater treatment parameters, and turns on the power supply to all units of the installation. A controlled direct current source and a controlled reverse current source generate the required levels and durations of an asymmetric current, providing wastewater treatment in the electrolyzer, according to a given program. The electrolysis process is continuously monitored by a sensor unit for wastewater treatment parameters, from which signals are sent to a computer. If the controlled cleaning parameters deviate from the values set by the program, the computer generates mismatch signals that change the duration and levels of the forward and reverse current pulses through the control unit and the current switch until the controlled cleaning parameters coincide with the values set in the program (RF Patent No. 2431231 C1, application filing date 28.07 .2010, publication date 10/10/2011, authors: T.I. Khalturina et al., RU, prototype).

Недостатками прототипа являются: во-первых, зашламление межэлектродного пространства в процессе подачи на электроды обратного тока, обусловленное отсутствием системы вибрации электролизера; во-вторых, повышенный расход электроэнергии из-за использования двух постоянно включенных источников питания, причем, когда один из них находится в работе, второй находится на холостом ходу; в-третьих, сложность в обслуживании из-за необходимости подбора и загрузки программы управления при каждом цикле обработки, что свидетельствует о низких эксплуатационных качествах устройства.The disadvantages of the prototype are: firstly, the clogging of the interelectrode space in the process of feeding back electrodes to the electrodes, due to the lack of an electrolyzer vibration system; secondly, increased energy consumption due to the use of two constantly switched on power sources, and when one of them is in operation, the second is idling; thirdly, the difficulty in servicing due to the need to select and download a control program for each processing cycle, which indicates the low performance of the device.

Технической проблемой, решаемой изобретением, является улучшение эксплуатационных качеств устройства для очистки сточных вод асимметричным током путем оптимизации энергозатрат при получении асимметричного тока введением единого источника прямого и обратного тока, снижения негативного воздействия зашламления межэлектродного пространства в процессе очистки сточных вод, а также путем автоматизации процесса очистки сточных вод.The technical problem solved by the invention is to improve the performance of the device for wastewater treatment with an asymmetric current by optimizing energy consumption when receiving an asymmetric current by introducing a single source of forward and reverse current, reducing the negative impact of sludge interelectrode space in the wastewater treatment process, as well as by automating the cleaning process Wastewater.

Для решения технической проблемы предложено устройство для очистки сточных вод асимметричным током, содержащее электролизер, управляемый источник питания электролизера, формирующий прямой и обратный токи, соединенный с коммутатором тока, подключенным к электродам электролизера, и блок управления источником питания электролизера, коммутатором тока и блоком датчиков контролируемых параметров очистки сточных вод. Новым является то, что устройство дополнительно содержит вибрационный блок электролизера и блок датчиков контроля состава сточных вод, поступающих на обработку, а в качестве блока управления содержит программируемый контроллер управления с сенсорной панелью оператора, связанные также с дополнительными блоками, для автоматического контроля и регулирования технологического процесса.To solve a technical problem, an asymmetric current wastewater treatment device is proposed, comprising an electrolyzer, a controlled electrolyzer power supply that generates direct and reverse currents connected to a current switch connected to electrolysis electrodes, and an electrolyzer power supply control unit, a current switch, and a sensor unit controlled wastewater treatment parameters. New is that the device additionally contains a vibration unit of the electrolyzer and a unit of sensors for monitoring the composition of wastewater entering the treatment, and as a control unit contains a programmable control controller with a touch panel operator, also associated with additional units for automatic control and regulation of the process .

Согласно изобретению, устройство содержит единый управляемый источник питания электролизера, формирующий импульсный прямой и обратный ток с различными величинами амплитуд и длительности положительных и отрицательных полярностей с возможностью смены полярности в процессе работы электролизера.According to the invention, the device contains a single controlled power source of the electrolyzer, generating a pulsed forward and reverse current with different amplitudes and durations of positive and negative polarities with the possibility of changing polarity during operation of the electrolyzer.

На чертеже показана структурная схема устройства для очистки сточных вод асимметричным током.The drawing shows a structural diagram of a device for wastewater treatment with asymmetric current.

Устройство для очистки сточных вод асимметричным током содержит один управляемый источник прямого и обратного тока 1 с двумя выходами разной полярности, с которыми связан коммутатор тока 2, подключенный к электродам электролизера 3, блок датчиков 4, контролирующих параметры поступающих на очистку сточных вод, блок датчиков 5, контролирующих параметры очистки сточных вод, вибрационный блок 6 для осуществления вибрационного воздействия на электролизер, программируемый контроллер управления 7, связанный с сенсорной панелью оператора ввода-вывода информации 8. При этом программируемый контроллер управления 7 также связан с указанными блоками 1, 2, 4, 5 и 6 для автоматического контроля и регулирования технологического процесса очистки сточных вод.The asymmetric current wastewater treatment device contains one controllable source of forward and reverse current 1 with two outputs of different polarity, to which a current switch 2 is connected, connected to the electrodes of the electrolyzer 3, a sensor unit 4, controlling the parameters of the wastewater treatment, a sensor unit 5 controlling the parameters of wastewater treatment, a vibration unit 6 for vibrating the electrolyzer, a programmable control controller 7, connected to the touch panel of the input operator Displayed information 8. In this case, a programmable controller 7 is also connected to said units 1, 2, 4, 5 and 6 for the automatic control and regulation of the technological process of sewage treatment.

Устройство для очистки сточных вод асимметричным током работает следующим образом. Оператор выбирает на сенсорной панели 8 программу управления электрохимической очистки сточных вод, вводит заданные параметры очистки сточных вод и включает электропитание всех блоков установки. Качество стоков контролируется блоком 4 датчиков параметров поступающих на очистку сточных вод. На основании данных показаний программируемый контроллер управления 7 производит первый этап корректировки, сопоставляя заданную программу и фактические параметры качества сточных вод. Управляемый источник прямого и обратного тока 1 вырабатывает по заданной программе требуемые уровни и длительности асимметричного тока, обеспечивающего очистку сточных вод в электролизере 3. Процесс электролиза непрерывно контролируется блоком 5 датчиков параметров очистки сточных вод, сигналы с которого поступают в программируемый контроллер управления 7. При отклонении контролируемых параметров очистки от заданных программой значений программируемый контроллер управления 7 вырабатывает сигналы рассогласования, изменяющие через программируемый контролер управления 7 и коммутатор тока 2 длительность и уровни импульсов прямого и обратного тока до совпадения контролируемых параметров очистки с заданными в программе значениями. В момент подачи на электролизер 3 обратного тока программируемый контроллер управления 7 параллельно включает вибрационный блок 6 электролизера, осуществляющий вибрационное воздействие с частотой 40-60 Гц для ускорения процесса осаждения шлама и снижения влияния процесса зашламления межэлектродного пространства на электрообработку сточных вод.A device for wastewater treatment with asymmetric current works as follows. The operator selects on the touch panel 8 a control program for electrochemical wastewater treatment, enters the specified parameters for wastewater treatment and turns on the power supply to all units of the installation. The quality of wastewater is monitored by a block of 4 sensors of parameters entering the wastewater treatment. Based on these readings, the programmable control controller 7 performs the first stage of adjustment, comparing the specified program and the actual quality parameters of the wastewater. A controlled source of direct and reverse current 1 generates, according to a given program, the required levels and durations of asymmetric current, which ensures wastewater treatment in the electrolysis cell 3. The electrolysis process is continuously monitored by block 5 of the wastewater treatment parameters sensors, the signals from which are fed to the programmable control controller 7. In case of deviation controlled parameters of cleaning from the values set by the program, the programmable control controller 7 generates mismatch signals changing through programmable control controller 7 and current switch 2 duration and pulse levels of the forward and reverse current until the controlled cleaning parameters coincide with the values specified in the program. At the time of supplying the reverse current to the electrolyzer 3, the programmable control controller 7 in parallel includes a vibration unit 6 of the electrolyzer, which vibrates at a frequency of 40-60 Hz to accelerate the deposition of sludge and reduce the influence of the process of sludge interelectrode space on the electric treatment of wastewater.

Таким образом, достигается возможность автоматизации процесса очистки сточных вод от технологических загрязнений.Thus, it is possible to automate the process of wastewater treatment from technological pollution.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в расширении арсенала технических средств для очистки сточных вод асимметричным током, используемых для оптимизации энергозатрат при получении асимметричного тока, снижения негативного воздействия зашламления межэлектродного пространства и достижения автоматизации процесса очистки сточных вод от технологических загрязнений.The technical result achieved by the implementation of the invention is to expand the arsenal of technical equipment for wastewater treatment with an asymmetric current, used to optimize energy consumption in obtaining an asymmetric current, reduce the negative impact of clogging the interelectrode space and achieve automation of the process of wastewater treatment from technological pollution.

Claims (2)

1. Устройство для очистки сточных вод асимметричным током, содержащее электролизер, управляемый источник питания электролизера, формирующий прямой и обратный токи, соединенный с коммутатором тока, подключенным к электродам электролизера, и блок управления источником питания электролизера, коммутатором тока и блоком датчиков контролируемых параметров очистки сточных вод, отличающееся тем, что дополнительно содержит вибрационный блок электролизера и блок датчиков контроля состава сточных вод, поступающих на обработку, а в качестве блока управления содержит программируемый контроллер управления с сенсорной панелью оператора, связанные также с дополнительными блоками, для автоматического контроля и регулирования технологического процесса.1. A device for wastewater treatment with an asymmetric current, comprising an electrolyzer, a controlled electrolyzer power supply, generating forward and reverse currents connected to a current switch connected to the electrolysis electrodes, and a control unit for the electrolyzer power supply, a current switch and a sensor unit of controlled parameters for wastewater treatment water, characterized in that it further comprises a vibration unit of the electrolyzer and a block of sensors for monitoring the composition of wastewater entering the treatment, and as and the control comprises a programmable controller with a touch panel operator, also associated with additional blocks for the automatic control and regulation of the technological process. 2. Устройство для очистки сточных вод асимметричным током по п. 1, отличающееся тем, что содержит единый управляемый источник питания электролизера, формирующий импульсный прямой и обратный ток с различными величинами амплитуд и длительности положительных и отрицательных полярностей с возможностью смены полярности в процессе работы электролизера.2. The device for wastewater treatment with an asymmetric current according to claim 1, characterized in that it contains a single controlled electrolyzer power supply that generates a pulsed forward and reverse current with different amplitudes and durations of positive and negative polarities with the possibility of changing polarity during the operation of the electrolyzer.

Images