RU2747770C1

RU2747770C1 - Multichamber electrocoagulator

Info

Publication number: RU2747770C1
Application number: RU2020130097A
Authority: RU
Inventors: Ярослав Николаевич Демидович
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Сибводразработка"
Priority date: 2020-09-14
Filing date: 2020-09-14
Publication date: 2021-05-13

Abstract

FIELD: water treatment.

SUBSTANCE: invention relates to a technique for the purification of aquatic environments, namely natural waters from surface and underground sources for drinking water supply, can also be used for the purification of polluted industrial effluents in the engineering, oil and gas production and processing areas, for the purification of domestic and storm drains for the purpose of their reuse in the reverse cycle of water supply. The multichamber electrocoagulator contains housing, an inlet branch pipe and an outlet tray, a cover with a union, and DC power supply cables. The capacity of the body is divided by partitions into chambers, which are interconnected by overflow windows. In each chamber, vertical soluble electrodes are installed in the grooves of the lining, while in the lower part in the window of the overflow from one chamber to the next in the direction of water movement, two coils of the electromagnetic system in form of solenoids are installed, made of non-insulated insoluble material, while the turns of the arm of one coil cover turns of the shoulder of another coil.

EFFECT: invention makes it possible to provide high performance of the device and effective water treatment.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технике очистки водных сред, а именно: природных вод из поверхностных и подземных источников для питьевого водоснабжения, может быть использовано для очистки особозагрязненных промышленных стоков в машиностроительной, нефтегазодобывающей и перерабатывающей областях, очистки хозяйственно-бытовых и ливневых стоков с целью их повторного использования в оборотном цикле водоснабжения.The invention relates to a technique for the purification of aquatic environments, namely: natural waters from surface and underground sources for drinking water supply, can be used for the purification of especially contaminated industrial effluents in the engineering, oil and gas production and processing areas, for the purification of household and storm drains for the purpose of their reuse in the reverse cycle of water supply.

Известен электрокоагулятор выбранный в качестве прототипа заявляемого технического решения патент № 2151104. Известный электрокоагулятор содержит корпус с размещенными в нем вертикальными пластинчатыми, растворимыми электродами (катодом и анодом) электрокоагулятора и нерастворимыми, неизолированными электродами электромагнитных систем, разделенных перегородками на камеры футерованные электронепроводящим материалом, сообщенными между собой при помощи отверстий для протока очищаемой воды. В одной из камер размещены вертикальные пластинчатые, растворимые электроды электрокоагулятора, на которых выполнены прорези и при виде на плоскость электрода, он имеет вид зигзага. В других камерах, расположенных по обе стороны от первой камеры, размещены электромагнитные системы из нерастворимых и неизолированных плоских электродов. При этом одни нерастворимые и неизолированные, лентообразные, плоские электроды выполнены в виде П-образных зигзагов, в пространстве которых, как бы охватывая, перпендикулярно установлены другие нерастворимые и неизолированные вертикальные плоские электроды, которые образуют соленоид.Known electrocoagulator selected as a prototype of the proposed technical solution patent No. 2151104. The known electrocoagulator contains a housing with vertical plate, soluble electrodes (cathode and anode) of the electrocoagulator placed in it and insoluble, non-insulated electrodes of electromagnetic systems, separated by electrically conductive partitions into chambers lined with lined material by means of holes for the flow of purified water. One of the chambers contains vertical plate-like, soluble electrodes of the electrocoagulator, on which slots are made and when viewed on the electrode plane, it has the form of a zigzag. In other chambers, located on both sides of the first chamber, electromagnetic systems of insoluble and non-insulated flat electrodes are placed. In this case, some insoluble and non-insulated, ribbon-like, flat electrodes are made in the form of U-shaped zigzags, in the space of which, as if enveloping, other insoluble and non-insulated vertical flat electrodes are installed perpendicularly, which form a solenoid.

Недостатком известного аналога является низкая производительность устройства и не достаточная эффективность обработки воды.The disadvantage of the known analogue is the low productivity of the device and insufficient efficiency of water treatment.

Технический результат изобретения – комплексное воздействие изобретения на структуру водной системы на молекулярном уровне позволяет многокамерному электрокоагулятору работать каждой отдельно взятой камере на низких плотностях тока и низком приложенном номинальном потенциале 3 – 15 В, но не более 30 В и при этом достигать высоких эффектов при очистке воды и стоков, что и обеспечивает высокую производительность устройства и эффективную обработку воды.The technical result of the invention is the complex effect of the invention on the structure of the water system at the molecular level allows the multichamber electrocoagulator to operate each individual chamber at low current densities and a low applied nominal potential of 3-15 V, but not more than 30 V and at the same time achieve high effects in water purification and effluents, which ensures high performance of the device and effective water treatment.

Технический результат достигается многокамерным электрокоагулятором, который содержит корпус, подводящий патрубок и отводящий лоток, крышку со штуцером, подводящие кабели источника питания постоянного тока, отличающийся тем, что емкость корпуса разделена перегородками на камеры, которые сообщены между собой окнами перетока, в каждой камере установлены в пазы футеровки вертикальные растворимые электроды, при этом в нижней части в окне перетока из одной камеры в следующую по ходу движения воды установлены катушки электромагнитной системы в виде соленоидов, витки которых одного плеча охватывают другое плечо с витками, выполненных из неизолированного нерастворимого материала. The technical result is achieved by a multi-chamber electrocoagulator, which contains a housing, a supply pipe and a discharge tray, a cover with a union, supply cables of a DC power supply, characterized in that the body capacity is divided by partitions into chambers, which are interconnected by overflow windows, in each chamber are installed in the lining grooves are vertical soluble electrodes, while in the lower part in the window of the overflow from one chamber to the next in the direction of water movement there are coils of the electromagnetic system in the form of solenoids, the coils of which of one arm cover the other arm with coils made of non-insulated insoluble material.

Катушки соленоидов одного плеча перпендикулярны виткам другого плеча катушки и образуют при своей работе два взаимосвязанных перпендикулярных друг к другу электромагнитных поля. The solenoid coils of one arm are perpendicular to the turns of the other arm of the coil and during their operation form two interconnected electromagnetic fields perpendicular to each other.

Приложенный потенциал к растворимым электродам идентичен потенциалу приложенному к катушкам соленоида электромагнитной системы. The potential applied to the soluble electrodes is identical to the potential applied to the solenoid coils of the electromagnetic system.

В заявляемом многокамерном электрокоагуляторе для очистки водной среды, содержащем корпус разделенный перегородками на отдельные камеры, с размещенными в каждой камере вертикально установленными пластинчатыми растворимыми электродами, а в нижней части, в окне перетока из одной камеры в следующую, установлены нерастворимые катушки, образующие соленоид, одно плечо первой катушки которого как бы охватывает другое плечо второй катушки соленоида, витки которых могут быть выполнены с изоляцией и без изоляции из нерастворимого материала. Многокамерный электрокоагулятор может иметь 4 и более камер с установленными вертикально растворимыми электродами и, имеет на перетоке из одной камеры в другую в нижней части электромагнитную систему выполненнную из двух катушек в виде соленоидов, при этом витки одного плеча катушки перпендикулярны виткам другого плеча катушки и образуют при своей работе два взаимосвязанных перпендикулярных электромагнитных поля.In the claimed multichamber electrocoagulator for purifying an aqueous medium, containing a housing divided by partitions into separate chambers, with vertically installed plate soluble electrodes located in each chamber, and in the lower part, in the flow window from one chamber to the next, insoluble coils are installed, forming a solenoid, one the shoulder of the first coil, as it were, covers the other shoulder of the second coil of the solenoid, the turns of which can be made with and without insulation from an insoluble material. A multichamber electrocoagulator can have 4 or more chambers with vertically soluble electrodes and, on the flow from one chamber to another in the lower part, an electromagnetic system made of two coils in the form of solenoids, while the turns of one arm of the coil are perpendicular to the turns of the other arm of the coil and are formed when his work, two interconnected perpendicular electromagnetic fields.

Многокамерный электрокоагулятор для очистки воды, представлен на фигурах 1-3.Multichamber electrocoagulator for water purification is presented in figures 1-3.

Фиг. 1 - вид спереди, разрез. FIG. 1 - front view, section.

Фиг. 2 - вид слева, разрез. FIG. 2 - left side view, section.

Фиг. 3 - вид сверху, разрез. FIG. 3 - top view, section.

Многокамерный электрокоагулятор для очистки воды содержит корпус 1 емкость которого разделена перегородками 2, 3 и 4 на камеры 5, 6, 7 и 8, подводящий патрубок 9 и отводящий лоток 10. Камеры 5, 6, 7, 8 футерованы электроизолирующим материалом 11, в камерах 5, 6, 7, 8 размещены вертикальные пластинчатые растворимые электроды 12 с приваренными к ним в виде штырей токопроводами 13, собранные в единую схему шинами 14, которые подключаются к источнику постоянного тока с напряжением от 3 до 36 В. В нижней части на перетоке воды из камеры 5 в камеру 6 и из камеры 7 в камеру 8, установлены в окнах перетока катушки 15, 16 и 17, 18 электромагнитой системы в виде соленоидов витки которых, одного плеча, охватывают другое плечо с витками, кроме этого витки катушек соленоидов 15, 16 и 17, 18 одного плеча перпендикулярны виткам другого плеча катушек и образуют при своей работе два взаимосвязанных, перпендикулярных друг к другу электромагнитных поля. Катушки 15, 16 и 17, 18 соленоидов выполнены из круглого, неизолированного, нерастворимого материала. Катушки 15, 16 и 17, 18 подключены к источнику питания с выходными характеристиками по напряжению и току равным характеристикам подаваемого напряжения на пластины растворимых электродов 12. Также на корпусе 1 выполнены из изолирующего материала сальники 22, 23 для прохода кабелей питания электродов 12 и катушек электромагнитной системы 15, 16 и 17, 18. A multichamber electrocoagulator for water purification contains a housing 1, a container of which is divided by partitions 2, 3 and 4 into chambers 5, 6, 7 and 8, an inlet 9 and an outlet tray 10. Chambers 5, 6, 7, 8 are lined with electrically insulating material 11, in the chambers 5, 6, 7, 8 there are vertical plate soluble electrodes 12 with conductors 13 welded to them in the form of pins, assembled in a single circuit with buses 14, which are connected to a DC source with a voltage of 3 to 36 V. In the lower part on the water flow from chamber 5 to chamber 6 and from chamber 7 to chamber 8, coils 15, 16 and 17, 18 of the electromagnetic system are installed in the overflow windows in the form of solenoids, the loops of which, of one arm, cover the other arm with loops, in addition, the loops of the solenoid coils 15, 16 and 17, 18 of one arm are perpendicular to the turns of the other arm of the coils and during their operation form two interconnected, perpendicular to each other electromagnetic fields. The solenoid coils 15, 16 and 17, 18 are made of round, non-insulated, insoluble material. Coils 15, 16 and 17, 18 are connected to a power source with output characteristics in terms of voltage and current equal to the characteristics of the voltage applied to the plates of soluble electrodes 12. Also on the housing 1, glands 22, 23 are made of insulating material for the passage of the power cables of the electrodes 12 and electromagnetic coils. systems 15, 16 and 17, 18.

Работает многокамерный электокоагулятор следующим образом: исходная обрабатываемая вода по патрубку 6 подается в верхнюю зону камеры 5 с вставленными в пазы футеровки 11 растворимыми электродами 12. Зазор между электродами принят 8 – 12 мм, в зависимости от качества обрабатываемой воды или стоков. Пройдя камеру 5 с электродами 12 вода в нижней части камеры 5 движется к окну перетока. В окне перетока воды вмонтированы катушки электромагнитной системы 15, 16 в виде соленоидов в которых, под действием прилагаемого потенциала равного потенциалу на клеммах растворимых электродов, наводится электромагнитное поле, причем в пространстве эти поля двух катушек взаимосвязаны и перпендикулярны друг к другу, что очень важно, при воздействии на живые микроорганизмы перпендикулярных электромагнитных полей, данные микроорганизмы надежно погибают. Также при воздействие данных полей на частичку гидроокиси ранее растворенного металла, данная гидроокись быстро за 1 -2 мин образует крупные хлопья взвеси. Далее вода переходит в камеру 6 с вставленными, растворимыми электродами 12 по аналогии с камерой 5, в верхней части камера 6 объединяется с камерой 7 и частично обработанная вода через верхнее окно пертекает в камеру 7 с вставленными по аналогии камер 5, 6 растворимыми электродами 12, образовавшийся газ при работе растворимых электродов 12 отводится через штуцер 20 прикрепленный к крышке 19. Трижды прошедшая обработку в камерах 5, 6, 7 с растворимыми электродами 12 вода повторно в нижней части между камерами 7 и 8 входит в окно перетока с размещенными в нем катушками электромагнитной системы 17, 18, к катушкам 17, 18 подается потенциал напряжения равный потенциалу подаваемому на растворимые электроды 12 камер 7 и 8. Практическая работа однокамерных электрокоагуляторов показала, что при обработке воды в однокамерном электрокоагуляторе очень трудно достичь необходимого результата по коагуляции загрязнений, при повышении тока на электродах идет неоправданно быстрое растворение электродов, при снижении тока не достигается результат очистки воды и стоков, кроме того идет зарастание электродов оксидным слоем блокирующим процесс растворения. При устройстве многокамерного коагулятора совместно с электромагнитной системой эти негативные процессы устраняются, электрод практически не обрастает оксидным слоем, срок службы растворимых электродов возрастает в 4 – 7 раз от 2 месяцев до 12 – 18 месяцев, процесс коагуляции и удаления растворимых веществ возрастает в несколько раз по сравнению с однокамерным электрокоагулятором. Далее многократно обработанная вода при выходе из окна с катушками 17, 18 уходит в камеру 8 с растворимыми электродами 12, практически скоагулированные загрязнения с камеры 8 движутся вверх к отводящему лотку 10. В результате многократного комплексного воздействия в поле растворимых электродов и в электромагнитном поле катушек 15, 16, 17, 18 соленоида выполненных из нерастворимых и неизолированных проводников, растворимые загрязнения в объеме воды образуют мощные и крупные хлопья взвеси, скорость их дальнейшего осаждения резко возрастает по сравнению с классической, традиционной схемой электрокоагуляционной обработки, что позволяет достичь глубокой очистки воды и стоков от трудноудаляемых, хорошо растворимых веществ. Конструктивные исполнения камер и катушек соленоида электромагнитной системы в едином корпусе 1 многокамерного электрокоагулятора, позволяют оказывать воздействие на водные системы в непрерывном процессе электрообработки, причем электрически связанных между собой через водный объем обрабатываемой воды всех выше заявленных камер электрокоагулятора. The multichamber electrocoagulator works as follows: the original treated water is fed through the branch pipe 6 to the upper zone of the chamber 5 with soluble electrodes 12 inserted into the lining slots 11. The gap between the electrodes is taken from 8 to 12 mm, depending on the quality of the treated water or effluents. Having passed the chamber 5 with electrodes 12, the water in the lower part of the chamber 5 moves to the overflow window. Coils of the electromagnetic system 15, 16 are mounted in the water flow window in the form of solenoids in which, under the action of an applied potential equal to the potential at the terminals of soluble electrodes, an electromagnetic field is induced, and in space these fields of the two coils are interconnected and perpendicular to each other, which is very important, when living microorganisms are exposed to perpendicular electromagnetic fields, these microorganisms are reliably killed. Also, when these fields are exposed to a particle of the hydroxide of a previously dissolved metal, this hydroxide quickly forms large flakes of suspension in 1-2 minutes. Then the water goes into chamber 6 with inserted, soluble electrodes 12 by analogy with chamber 5, in the upper part chamber 6 is combined with chamber 7 and partially treated water flows through the upper window into chamber 7 with soluble electrodes 12 inserted by analogy of chambers 5, 6, the formed gas during the operation of soluble electrodes 12 is discharged through the fitting 20 attached to the cover 19. Three times processed in chambers 5, 6, 7 with soluble electrodes 12, the water again in the lower part between chambers 7 and 8 enters the overflow window with electromagnetic coils placed in it systems 17, 18, to the coils 17, 18 a voltage potential equal to the potential supplied to the soluble electrodes 12 of chambers 7 and 8 is applied. The practical work of single-chamber electrocoagulators has shown that when treating water in a single-chamber electrocoagulator it is very difficult to achieve the desired result on the coagulation of contaminants, with increasing current on the electrodes there is an unreasonably fast dissolution of the electrode c, when the current decreases, the result of water and wastewater treatment is not achieved, in addition, the electrodes are overgrown with an oxide layer that blocks the dissolution process. When installing a multi-chamber coagulator together with an electromagnetic system, these negative processes are eliminated, the electrode practically does not overgrow with an oxide layer, the service life of soluble electrodes increases 4-7 times from 2 months to 12-18 months, the process of coagulation and removal of soluble substances increases several times over compared with a single-chamber electrocoagulator. Further, the repeatedly treated water, when leaving the window with coils 17, 18, goes into chamber 8 with soluble electrodes 12, practically coagulated impurities from chamber 8 move upward to the discharge tray 10. As a result of repeated complex action in the field of soluble electrodes and in the electromagnetic field of the coils 15 , 16, 17, 18 solenoids made of insoluble and non-insulated conductors, soluble impurities in the volume of water form powerful and large flocks of suspended matter, the rate of their further precipitation increases sharply compared to the classical, traditional scheme of electrocoagulation treatment, which makes it possible to achieve deep purification of water and wastewater from hard-to-remove, readily soluble substances. The constructive designs of the chambers and coils of the solenoid of the electromagnetic system in a single housing 1 of a multi-chamber electrocoagulator make it possible to influence the water systems in the continuous process of electrical treatment, and all the above-stated chambers of the electrocoagulator are electrically interconnected through the water volume of the treated water.

Claims

1. Многокамерный электрокоагулятор, содержащий корпус, подводящий патрубок и отводящий лоток, крышку со штуцером, подводящие кабели источника питания постоянного тока, отличающийся тем, что емкость корпуса разделена перегородками на камеры, которые сообщены между собой окнами перетока, в каждой камере установлены в пазы футеровки вертикальные растворимые электроды, при этом в нижней части в окне перетока из одной камеры в следующую по ходу движения воды установлены две катушки электромагнитной системы в виде соленоидов, выполненные из неизолированного нерастворимого материала, при этом витки плеча одной катушки охватывают витки плеча другой катушки. 1. A multichamber electrocoagulator containing a housing, an inlet branch pipe and an outlet tray, a lid with a union, supply cables of a DC power supply, characterized in that the capacity of the housing is divided by partitions into chambers, which are interconnected by overflow windows, in each chamber they are installed in the lining grooves vertical soluble electrodes, while in the lower part in the window of the overflow from one chamber to the next in the direction of water movement, there are two coils of the electromagnetic system in the form of solenoids, made of non-insulated insoluble material, while the turns of the shoulder of one coil cover the turns of the shoulder of the other coil.

2. Многокамерный электрокоагулятор по п. 1, отличающийся тем, что витки плеча одной катушки перпендикулярны виткам плеча другой катушки и образуют при своей работе два взаимосвязанных перпендикулярных друг к другу электромагнитных поля.2. Multi-chamber electrocoagulator according to claim 1, characterized in that the turns of the arm of one coil are perpendicular to the turns of the arm of the other coil and during their operation form two interconnected electromagnetic fields perpendicular to each other.

3. Многокамерный электрокоагулятор по п. 1, отличающийся тем, что приложенный потенциал к растворимым электродам идентичен потенциалу, приложенному к катушкам соленоидов электромагнитной системы.3. Multi-chamber electrocoagulator according to claim 1, characterized in that the applied potential to the soluble electrodes is identical to the potential applied to the solenoid coils of the electromagnetic system.