Изобретение относится к устройствам для обработки воды, в частности к установкам для обработки воды ионами серебра, и может быть применено для обеззараживания и консервирования питьевой воды на водном, воздушном и наземном транспорте, объектах их обеспечения, а также в плавательных бассейнах, при производстве алкогольных и безалкогольных напитков и в других областях народного хозяйства.
Известна установка для обработки воды ионами серебра, содержащая электролизер с серебряными электродами, питающий электролизер источник постоянного тока с переключателем полярности электродов и систему трубопроводов для подачи и отвода воды ( патент Франции N 2057332, МПК 6 C 02 B 1/00, 1971 г. ). Недостатком известной установки является невозможность поддержания постоянной концентрации ионов серебра в обрабатываемой воде при изменении расхода воды, ее солесодержания и поляризации электродов. Известна также установка для обработки воды ионами серебра, которая в определенной мере ликвидировала вышеназванный недостаток. Эта установка является наиболее близким по совокупности существенных признаков аналогом (прототипом) к заявляемой (см. описание изобретения к авторскому свидетельству N 629727, МПК 6 C02 F 1/46, 1993 г.).
Известная установка-прототип для обработки воды ионами серебра включает электролизер с серебряными электродами, питающий электролизер источник постоянного тока с переключателем полярности электродов и систему трубопроводов для подачи и отвода воды. Кроме этого, известная установка снабжена датчиком расхода воды, соединенным со стабилизированным по выходу источником постоянного тока. Но одним из основных недостатков установки-прототипа является высокая погрешность определения фактической концентрации ионов серебра в обрабатываемой воде, которая порой достигает значительных величин, вплоть до 15. ..30%. Объясняется это тем, что концентрацию ионов серебра в обрабатываемой воде в установке-прототипе, впрочем как и в других аналогах, определяют из закона Фарадея, т.е. не непосредственно, а косвенным путем. Это же не гарантирует точного определения концентрации ионов серебра в обрабатываемой воде. Кроме этого, при эксплуатации установки-прототипа неизбежен повышенный расход серебра. Объясняется это тем, что ток электролиза в установке-прототипе заведомо устанавливают повышенным на 20...30% необходимой величины. Излишки же ионов серебра снимают фильтром дополнительной очистки от химических и биологических примесей. Иначе работа установки потеряет смысл, т. е. появляется большая вероятность пропуска через установку-прототип неочищенной и необеззараженной воды. Задача, которая стояла перед разработчиком, состояла в том, чтобы создать такую установку для обработки воды ионами серебра, которая позволила бы повысить точность фактической концентрации ионов серебра в обрабатываемой воде, а также снизить расход серебра на очистку и обеззараживание обрабатываемой воды.
Техническим результатом, достигнутым при решении поставленной перед изобретателем задачи, явилась возможность снижения погрешности определения концентрации ионов серебра в обрабатываемой воде, а также резкого снижения расхода серебра в технологическом процессе обеззараживания воды.
Сущность изобретения состоит в том, что установка для обработки воды ионами серебра, включающая электролизер с серебряными электродами, питающий электролизер источник постоянного тока с переключателем полярности электродов, датчик объемного расхода воды, соединенный со стабилизированным по выходу источником постоянного тока, автоматический регулятор тока электролиза, расходомер, а также систему трубопроводов для подачи и отвода воды, дополнительно включает ионометр-корректор, управляемый ион-селективным датчиком ионов серебра, а также блок управления цепью и связанный с ним датчик давления воды. Заявляемая установка для обработки воды ионами серебра поясняется графически, где на чертеже представлена принципиальная схема устройства.
Установка для обработки воды ионами серебра включает электролизер 1. Электролизер 1 состоит из металлического корпуса 2, в котором помещены серебряные электроды 3, закрепленные на крышке 4. Для обеспечения полного заполнения электролизера обрабатываемой водой входной патрубок 5 имеет диаметр больший, чем диаметр выходного патрубка 6. В зависимости от производительности установки, т. е. от объемного расхода обрабатываемой воды, соотношение диаметров входного и выходного патрубков колеблется в пределах 1,0-0,3. Для установления оптимального объемного расхода обрабатываемой воды через электролизер служат вентиль 7 и расходомер 8. Источник постоянного тока 9 связан с серебряными электродами 3 через электронный переключатель полярности 10, автоматический регулятор тока электролиза 11 и коммутатор 12, обеспечивающий включение, отключение и переключение частей электрической цепи. В начале системы трубопроводов 13 смонтирован насос 14, затем по ходу фильтр грубой очистки 15 и фильтр тонкой очистки 16. В качестве фильтров грубой и тонкой очистки могут быть применены любые фильтры, обеспечивающие необходимую степень очистки воды из открытых водоемов, например до ПДК по ГОСТ 2874-82 или при необходимости выше. Это могут быть ион-селективный фильтр, различные станции тонкой очистки. В конце системы трубопроводов 13 смонтирована накопительная емкость 17 и фильтр дополнительной очистки от химических и биологических примесей 18. Система трубопроводов 13 после фильтра дополнительной очистки 18 соединена с системой водоснабжения 19. Для автоматического поддержания необходимого уровня воды в накопительной емкости 17 служит устройство многоступенчатого регулирования 20, которое функционально связано с насосом 14 и системой датчиков уровня 21. Компенсатор влияния параметров обрабатываемой воды на процесс электролиза 22, управляемый датчиками 23, 24, и 25, предназначен для исключения влияния на процесс электролиза таких значимых параметров, как pH, температура, солевой состав воды, а также степень растворения серебряных электродов. Кроме того, компенсатор 22 функционально связан со звуковым 26 и световым 27 сигналами. Таймер 28, соединенный с электронным переключателем полярности 10, служит для регулирования длительности цикла смены полярности тока электродов для компенсации их поляризации. В зависимости от условий электролиза, смена полярности тока электродов может устанавливаться с периодичностью 0...30 мин. Для непосредственного контроля фактической концентрации ионов серебра в обрабатываемой воде и управления процессом электролиза служит ионометр-корректор 29, управляемый ион-селективным датчиком ионов серебра 30, включенным в систему трубопроводов 13. В системе трубопроводов смонтирован датчик объемного расхода воды 31. Заявляемая установка для обработки воды ионами серебра включает также второй электролизер 32, который сблокирован с первым электролизером 1. Электролизер 32 также как и первый состоит из металлического корпуса 33, в котором помещены серебряные электроды 34, закрепленные на крышке 35. Электролизер 32 имеет входной 36 и выходной 37 патрубки. На каждом входном патрубке электролизеров 1 и 32 установлены электронные клапаны подачи воды 38 и 39. А на каждом выходном патрубке электролизеров 1 и 32 обратные клапаны 40 и 41. Заявляемая установка включает также блок управления 42 и связанный с ним датчик давления воды 43.
Работает заявляемая установка для обработки воды ионами серебра следующим образом. Обрабатываемую воду по системе трубопроводов 13 насосом 14 подают на фильтр грубой очистки 15, а затем на фильтр тонкой очистки 16. После этого вода по трубопроводу через электромагнитный клапан 38 или 39 поступает в электролизер 1 или 32. В одном из электролизеров вода насыщается ионами серебра за счет электролитического растворения серебряных электродов 3 или 34, на которые подают постоянный электрический ток от коммутатора 12. Насыщенная ионами серебра вода от электролизера 1 или 32 через обратный клапан 40 или 41 поступает на расходомер 8 откуда в накопительную емкость 17. Из накопительной емкости 17 воду через фильтр дополнительной очистки от химических и биологических примесей 18 подают в систему водоснабжения 19. В накопительной емкости 17 обеззараженную воду автоматически с помощью устройства многоступенчатого регулирования 20 поддерживают в пределах 0,7-0,8 от ее высоты. В накопительной емкости 17 вода проходит полное обеззараживание, гарантируемое необходимой концентрацией ионов серебра и экспозицией. Наличие галогенов в обрабатываемой воде, а также сульфатов и других примесей, активных к серебру, приводит к химической реакции, в результате которой образуется некоторое количество нерастворимых и малорастворимых соединений, например AgCI, выпадающих в осадок. В результате вода дополнительно очищается от загрязнений, а серебросодержащий осадок, в основном AgCI, длительно поддерживает бактерецидный эффект обработки. Фильтр дополнительной очистки от химических и биологических примесей 18 очищает воду также от осадков и излишнего серебра, доводя концентрацию его ионов до уровня ПДК, т.е. не выше 0,05 мг/дм3, а также от клеток погибших в результате обеззараживания микроорганизмов. В процессе работы частицы угольного фильтра покрываются серебром, что в свою очередь препятствует вторичному росту бактерий. Адсорбируя органические примеси, этот фильтр улучшает запах и вкус питьевой воды. В случае прекращения подачи воды во избежание аварийной работы оборудования и перенасыщения питьевой воды ионами серебра, источник постоянного тока 9 будет отключен блоком управления 42 по сигналу датчика давления воды 43. Такое же отключение может произойти по сигналу иономера-корректора 29 в случае аварийного режима процесса электролиза. Для повышения надежности работы установки и обеспечения непрерывности процесса электролиза при замене изношенных электродов установлен второй электролизер 32, такой же как и электролизер 1. При достижении износа серебряных электродов 3, составляющего 90% от их массы, компенсатор влияния параметров обрабатываемой воды на процесс электролиза 22 подает сигнал на коммутатор 12, а также включает звуковой 26 и световой 27 сигналы. Звуковой 26 и световой 27 сигналы включаются при отсутствии тока на электродах электролизеров, т. е. при обрыве электрической цепи или при коротком замыкании в цепи электродов. При поступлении сигнала от компенсатора 22 коммутатор 12 закрывает электромагнитный клапан подачи воды 38, отключает подачу тока на электроды 3, т. е. отключает электролизер 1, и одновременно открывает электромагнитный клапан подачи воды 39 и подает ток на электроды 34, т.е. включает электролизер 32. Обратные клапаны 40 и 41 исключают взаимное влияние потоков через электролизеры 1 и 32. Наличие в установке компенсатора 22, управляемого датчиками 23, 24 и 25 и автоматического регулятора тока 11, практически полностью обеспечивают стабильность концентрации ионов серебра заданной величины в обрабатываемой воде. Однако, такое управление процессом электролиза позволяет получить заданную концентрацию ионов серебра косвенным методом. Наличие же иономера-корректора 29 и ион-селективного датчика 30 позволяет управлять процессом электролиза в зависимости от фактической концентрации ионов серебра в обработанной воде при непосредственном ее измерении. Наличие двух указанных систем управления позволяет непрерывно обрабатывать воду в случае отказа одной из них.
Таким образом, заявляемая установка имеет повышенную надежность и точность дозирования серебра, высокую экономичность расхода драгметалла. Она позволяет вести непрерывную обработку воды во внештатных ситуациях и при замене изношенных электродов. Схемное решение позволяет получать с высокой точностью заданную концентрацию ионов серебра в обработанной воде при изменениях таких значимых параметров исходной воды как загрязненность, pH, температура, содержание хлоридов, сульфатов ионов Br-, J-, CO5 2-, а также при других изменениях солевого состава, вызывающих изменение электропроводности воды и пассивацию электродов, при их износе величиной до 90% от их массы.