CZ13729U1

CZ13729U1 - Zařízení pro zpracování proudu vody

Info

Publication number: CZ13729U1
Application number: CZ200314558U
Authority: CZ
Inventors: Petr Pavlovič Prof. Zacharov
Original assignee: Aqua-Z, S. R. O.
Priority date: 2000-09-06
Filing date: 2000-09-06
Publication date: 2003-10-06

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká zařízení pro zpracování proudu vody ve sféře úpravy vody a jmenovitě k získávání pitné vody z otevřených vodních nádrží a ke zpracování a dezinfekci průmyslových a splaškových odpadních vod, přesněji ke zpracování vody světelným zářením, magnetickým a elektrickým polem. Zařízení se může používat na čištění užitkové vody, určené pro technické a jiné účely.

Dosavadní stav techniky

Je znám způsob zpracování proudu vody podle patentu RU 1114623, při kterém se na odpadní vody nechají působit UV paprsky, které jsou modulované v rozmezí kmitočtů 12 až 25 kHz a současně na ní působí vysokonapěťové impulsní elektrické pole. Nedostatek tohoto způsobu spočívá v tom, že není možné se ve vysoké míře zbavit příměsí v proudu vody, protože nelze selektivně působit v proudu vody na iontové složení. Kromě toho rychlost reakce závisí na teplotě.

Je znám způsob zpracování proudu vody podle mezinárodní přihlášky WO 9714655, který je založen na působení elektrických a magnetických polí na pohybující se proud kapaliny s využitím zdroje napájení, který je přizpůsoben na proměnnou délku, průměr a impedanci cívky. Tento systém se používá při odstraňování minerálních usazenin.

Navrhovanému způsobu se nejvíce přibližuje způsob zpracování proudu vody podle patentu RU 2099290, kteiý zahrnuje zpracování koagulačním činidlem, a potom impulsovým výbojem s měrnou energií 15 kJ/dm³, načež proud vody prochází flotací, biologickým čištěním a sorpcí na uhlíkových filtrech. Nedostatkem takového způsobu jsou vysoké náklady na měrnou energii na jednotku objemu, použití reagentů a biologické čištění.

Podstata technického řešení

Cílem technického řešení je, aby bez použití jakýchkoliv reagentů a s nízkými náklady na měrnou energii byla získána voda potřebné čistoty.

Zařízení pro zpracování proudu vody podle technického řešení je tvořeno jednak prostředky na zpracování proudu vody elektrickým a/nebo magnetickým polem, a jednak nádrží, která je opatřena přívodním potrubím, je upravena v horní části pro odvod kalu, obsahuje sběrnou jímku na proud vody obvyklé čistoty a je uvnitř vybavena sadou silnoproudých elektrod, z nichž každé dvě sousední jsou opačně polarizované. Podstatou zařízení je, že sběrná jímka je propojena spojovacím potrubím do vnitřního prostoru tělesa, v němž na spojovací potrubí navazuje vnitřní plášť, zaústěný do spodní části tělesa a opatřený uvnitř první slaboproudou elektrodou a na vnějším povrchu hermeticky izolovanou indukční cívkou, spojenou s třetím napájecím zdrojem. Vnější plášť je opatřen druhou slaboproudou elektrodou a spodní část tělesa je naproti vyústění vnitřního pláště uzavřena průhlednou destičkou, za níž je umístěn zdroj záření. Přitom obě slaboproudé elektrody jsou spojeny s opačnými póly druhého napájecího zdroje a v horní části pláště je bočně zaústěno hrdlo výtokového potrubí, které je opatřeno výstupními magnety a filtrem, když přívodní potrubí je opatřeno vstupními magnety.

Další podstatou zařízení podle technického řešení je, že vnitřní plášť zaústěný uvnitř tělesa je vytvořen tak, že jeho vstupní průtočný průřez se rovná jednak průtočnému průřezu mezi vnějším povrchem vnitřního pláště a vnitřním povrchem vnějšího pláště, a jednak průtočnému průřezu tvořeného mezerou mezi koncovou hranou vnitřního pláště a průhlednou destičkou.

Konečně je podstatou technického řešení, že vnější plášť tělesa a vnitřní plášť jsou vytvořeny z dielektrického magneticky propustného materiálu.

-1 CZ 13729 Ul

Popis obrázků na připojených výkresech

Technické řešení je znázorněno na výkresech, kde na obr. 1 je znázorněno obecné schéma navrhovaného zařízení, na obr. 2 je elektrické schéma navrhovaného zařízení, na obr. 3 je celkový pohled na konkrétní provedení zařízení na zpracování proudu vody a na obr. 4 je vertikální osový řez tělesem na současné zpracování proudu vody současně světelným zářením a impulsními elektrickými a magnetickými poli.

Příklady provedení technického řešení

Zařízení sestává z nádrže 3, která je opatřena přívodním potrubím i s připevněnými vstupními magnety 2, a to buď stálými nebo elektromagnety. Nádrž 3 je opatřena v horní části neznázoměío ným zařízením pro odvod kalu v podobě husté pěny vzniklé při elektroflotaci a obsahuje sběrnou jímku 6 na předčištěnou vodu obvyklé čistoty, která je spojena s vlastním prostorem nádrže 3 sítem nebo průchody 61. Uvnitř je nádrž 3 vybavena sadou souběžných vertikálně uložených silnoproudých elektrod 4, z nichž každé dvě sousední jsou opačně polarizované, a jsou spojeny s opačnými póly silnoproudého prvního napájecího zdroje 5.

Sběrná jímka 6 je propojena spojovacím potrubím 7 s tělesem 9 ve tvaru dutého válce, v jehož vnitřním prostoru na spojovací potrubí 7 navazuje vnitřní plášť 21 ve tvaru koaxiálně uložené válcové trubky, který je vyrobený z dielektrického magneticky propustného materiálu a který je zaústěný do spodní části tělesa 9. Vnitřní plášť 71 je opatřený uvnitř první slaboproudou elektrodou 8, s výhodou kruhovou, a na vnějším povrchu hermeticky izolovanou indukční cívkou 12, spojenou s třetím napájecím zdrojem 13, například generátorem.

Vnější plášť 91 tělesa 9, vyrobený rovněž z dielektrického magneticky propustného materiálu, je opatřen druhou slaboproudou elektrodou 10, s výhodou kruhovou, a spodní část tělesa 9 je naproti vyústění vnitřního pláště 21 uzavřena průhlednou destičkou 14, za níž je umístěn zdroj 15 záření, spojený se čtvrtým napájecím zdrojem 16. Vnitřní plášť 21 je vytvořen a uvnitř tělesa 9 zaústěn tak, že jeho vstupní průtočný průřez se rovná jednak průtočnému průřezu mezi vnějším povrchem vnitřního pláště 71 a vnitřním povrchem vnějšího pláště 91 a jednak průtočnému průřezu tvořeného mezerou mezi koncovou hranou 72 vnitřního pláště 71 a průhlednou destičkou 14. Přitom obě slaboproudé elektrody 8, 10 jsou spojeny s opačnými póly druhého napájecího zdroje ϋ a v horní části pláště 91 je nedaleko umístění druhé slaboproudé elektrody 10 bočně zaústěno hrdlo 17 výtokového potrubí 18, které je opatřeno výstupními magnety 19 a filtrem 20. Vstupy napájecích zdrojů 5, 11, 13. a 16 jsou pak spojeny s odpovídajícími vstupy řídícího bloku 21, jak je znázorněno na obr. 2.

Pro realizaci zpracování proudu vody výše uvedeným zařízením se dodává na silnoproudé elektrody 4 z prvního napájecího zdroje 5 napětí o velikosti 1,7 až 2,5 V s proudovou hustotou v rozmezí hodnot 25 až 100 A/m² kmitočtem změny polarity 0,01 Hz. Na slaboproudé elektrody 8, 10 se z druhého napájecího zdroje 11 dodává napětí s kmitočtem v rozmezí hodnot 0,01 až 400 Hz, které vytváří elektrické impulsy pole E. Pro napájení indukční cívky 12 se z třetího napájecího zdroje 13 dodává proud, kteiý vytváří magnetické impulsy pole H v kmitočtovém rozmezí hodnot 0,01 až 400 Hz, s napětím 100 V a dobou trvání impulsu nejdéle 5 mikrosekund, a tím je zabezpečována soufázovost začátku magnetických impulsů H, elektrických impulsů E a světelných impulsů ze zdroje 15. záření.

Přívodním potrubím i je dodáván čištěný proud vody, kde se ve stadiu A provádí aktivace magnetickým polem Hi, jehož vlivem dochází k porušení rovnováhy mezi atomy a vybuzenými elementárními částicemi, jakož i k narušení stávajících spojení s ohledem na anizotropii vzájemného silového působení, čímž dochází k nestabilnímu stavu, který se nazývá strukturovaný aktivizovaný stav prostředí. V takovém prostředí proudí voda ve stadiu B do nádrže 3, kde je na silnoproudé elektrody 4 z prvního napájecího zdroje 5 dodáván silnoproudý impulsní elektrický proud o napětí 1,7 až 2,5 V a hustotě 25 až 100 A/m² a mění se polarita s kmitočtem 0,01 Hz. Elektrické pole na silnoproudých elektrodách 4 vyvolává procesy sorpce, extrakce,

-2CZ 13729 Ul flotace, iontové výměny a krystalizace. V konečném důsledku probíhá v proudu vody elektrokatalytické čištění a desinfekce proudu vody, při nichž se z vody flotačně vylučují tvrdé příměsi. Na konci této etapy pomáhají bublinky, které se vytvářejí na silnoproudých elektrodách 4, při flotaci tvrdých příměsí, při zachycení tvrdých částic a koagulaci koloidních částic a oddělí je v podobě pevné pěny. Proud vody tak z nádrže 3 protéká přes průchody 61 do sběrné jímky 6 v obvyklé čistotě a průhlednosti.

Ze sběrné jímky 6 postupuje proud vody spojovacím potrubím 7 a vnitřním pláštěm 71 do vnějšího pláště 91 tělesa 9 a dostává se do stadia C do zóny současného působení elektrického pole E, vytvářeného slaboproudými elektrodami 8, 10, magnetického pole H, vytvářeného indukční cívkou 12 a energie zdroje 15 záření. Elektrické pole E a magnetické pole Ή působí na proud vody impulsy se soufázovým začátkem.

V podmínkách překrytí elektrického pole Έ a magnetického pole H a za přítomnosti kyslíku a vodíku, které vznikají na silnoproudých elektrodách 4, probíhají oxidačně redukční procesy, vlivem světelného záření však současně probíhají fotochemické procesy. Bylo zjištěno, že nejefektivnější čištění proudu vody se dosahuje při podmínce působení překřížených polí.

Protože existuje řídící blok 21 napojený na napájecí zdroje 5, 11, 13 a 16, jsou regulovány všechny potřebné parametry zpracování proudu vody v závislostech na určení jejích vlastností, stupni a druhu znečištění.

Potom proud vody postupuje ve stadiu D přes hrdlo 17 do výtokového potrubí 18, kde se dále zpracovává slabým magnetickým polem H₂, pomocí výstupních magnetů 19, přičemž toto zpracování je analogické zpracování v přívodním potrubí I magnetickým polem Hi. V tomto stavu je proud vody přiváděn na filtr 20. Rychlost vstupu a výstupu do/z nádrže 3, ale také rychlost proudu vody ve vnitřním plášti 71 a vnějším plášti 91 tělesa 9 jsou stejné.

Uvedená stádia zpracování vody umožňují uvolnit a na filtru 20 zachytit tvrdé příměsi ale proud vody procházející aktivací magnetickým polem H získává biologickou aktivitu.

Účinnost zařízení podle technického řešení je dokladována následujícím konkrétním příkladem:

Čištění byla podrobena voda otevřených vodních nádrží, která obsahovala 20 až 40 mg/1 suspenze, přibližně 1000 až 500 jed./ml bakteriální flóry a BSK₇ přibližně 100 mg/1. Výchozí proud vody byl samospádem přiváděn přes přívodní potrubí i. Pomocí vstupních magnetů 2 byl proud vody zpracováván slabým magnetickým polem o velikosti 0,001 A/m a postupoval do nádrže 3 o objemu přibližně 0,5 m³, což odpovídá výkonu 5 m³/hod. Na dně nádrže 3 byly vertikálně umístěny deskovité silnoproudé elektrody 4 o celkovém povrchu v konkrétním příkladě 25 m² a jejichž výška dosahovala přibližně do poloviny výšky nádrže 3. Na silnoproudé elektrody 4, které byly střídavě připojeny k opačným pólům prvního napájecího zdroje 5, se dodávalo napětí o velikosti v rozmezí hodnot 1,7 až 2,5 V, hustotě proudu 25 až 100 A/m² a úhrnném proudu nejvíce 1000 A. Polarita se měnila kmitočtem 0,01 Hz. Rychlost proudu vody mezi silnoproudými elektrodami 4 byla 0,7 mm/sec. Tvrdé látky, vytvořené při elektroflotaci v podobě pevné pěny, a koagulované látky byly odděleny tak, že byla sebrána pěna z povrchu speciálním shrabovacím zařízením do zásobníku pro odtok kalu.

Proud vody očištěný od kalu, tedy proud vody obvyklé čistoty na úrovni povrchově čištěné vody, se dále dostával přes speciální filtrující průchody 61 z nádrže 3 do sběrné jímky 6, ze které samospádem při rychlosti 300 mm/sec postupoval do vnitřního pláště 71 a dále do vnějšího pláště 91 válcovitého tělesa. Na slaboproudé elektrody 8, 10, které byly umístěny uvnitř tělesa 9 se přivádělo alternující napětí v rozmezí 12 V s proudovou hustotou přibližně 10 A/m². Kmitočet impulsů byl v tomto případě 10 až 25 Hz a byl určován v závislosti na konkrétním složení výchozí čištěné vody.

Potřebné magnetické pole bylo zajišťováno třetím napájecím zdrojem 13 ve formě generátoru při využití napětí přibližně 100 V s kmitočtem, který byl synchronní s impulsy elektrického pole s podmínkou, že trvání impulsů T_mj_n nebylo delší než 5 mikrosekund. Zpracovávaný proud vody

-3CZ 13729 Ul byl odváděn přes hrdlo 17 do výtokového potrubí 18, kde byl ještě zpracováván slabým magnetickým polem, podobně jako na přívodním potrubí I. Proud vody, přefiltrovaný po zpracování navrhovaným způsobem obsahoval méně jak 1 mg/1 suspenze, nejvíce 3 jed./l bakteriální flóry a měl BSK-7 přibližně 5 až 10 mg/1.

Závislost produktivity zařízení na některých jeho parametrech je uvedena v tabulce 1:

Tabulka 1

Výkon (m³/hod)	Povrch elektrod (m²)	Celkový proud na elektrodách (A)	Určení vody	Materiál elektrod	Instalovaný výkon (kW)
0,1	5	380	Pitná	Titan	1
0,1	5	380	Splašková odpad.	Ocel	1
1,0	15	1100	Splašková odpad.	Ocel	2,7
5,0	25	1875	Splašková odpad.	Ocel	4,7
10	37	2800	Splašková odpad.	Ocel	7,0
20,0	50	3800	Splašková odpad.	Ocel	9,5

Popsané provedení není jediným možným řešením podle technického řešení ale vnitřní plášť 71 i vnější plášť 91 nemusí být tvořeny trubkami ale mohou být libovolného průřezu a mohou být vyrobeny z různých druhů materiálů. Stejně tak obě slaboproudé elektrody 8 a 10 nemusí být kruhové a rovněž silnoproudé elektrody 4 nemusí být deskovité a nemusí být v nádrži 3 uloženy vertikálně souběžně.

Průmyslová využitelnost

Zařízení pro zpracování proudu vody podle technického řešení lze s výhodou využít ve sféře úpravy vody a jmenovitě k získávání pitné vody z otevřených vodních nádrží a ke zpracování a dezinfekci průmyslových a splaškových odpadních vod, přesněji ke zpracování vody světelným zářením, magnetickým a elektrickým polem. Zařízení se může rovněž používat na čištění užitkové vody, určené pro technické a jiné účely.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Zařízení pro zpracování proudu vody, je tvořeno jednak prostředky na zpracování proudu vody elektrickým a/nebo magnetickým polem, a jednak nádrží, která je opatřena přívodním potrubím, je upravena v horní části pro odvod kalu, obsahuje sběrnou jímku na proud vody obvyklé čistoty a je uvnitř vybavena sadou silnoproudých elektrod, z nichž každé dvě sousední jsou opačně polarizované, vyznačující se tím, že sběrná jímka (6) je propojena spojovacím potrubím (7) do vnitřního prostoru tělesa (9), v němž jednak na spojovací potrubí (7) navazuje vnitřní plášť (71), zaústěný do spodní části tělesa (9) a opatřený uvnitř první slaboproudou elektrodou (8) a na vnějším povrchu hermeticky izolovanou indukční cívkou (12), spojenou s třetím napájecím zdrojem (13), jednak je vnější plášť (91) opatřen druhou slaboproudou elektrodou (10), a jednak je spodní část tělesa (9) naproti vyústění vnitřního pláště (71) uzavřena prů-4CZ 13729 Ul hlednou destičkou (14), za níž je umístěn zdroj (15) záření, přičemž obě slaboproudé elektrody (8, 10) jsou spojeny s opačnými póly druhého napájecího zdroje (11) a v horní části pláště (91) je bočně zaústěno hrdlo (17) výtokového potrubí (18), které je opatřeno výstupními magnety (19) a filtrem (20), když přívodní potrubí (1) je opatřeno vstupními magnety (2).

5 2. Zařízení pro zpracování proudu vody podle nároku 1, vyznačující se tím, že vnitřní plášť (71) zaústěný uvnitř tělesa (9) je vytvořen tak, že jeho vstupní průtočný průřez se rovná jednak průtočnému průřezu mezi vnějším povrchem vnitřního pláště (71) a vnitřním povrchem vnějšího pláště (91), ajednak průtočnému průřezu tvořeného mezerou mezi koncovou hranou (72) vnitřního pláště (71) a průhlednou destičkou (14).

ío 3. Zařízení pro zpracování proudu vody podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že vnější plášť (91) tělesa (9) a vnitřní plášť (71) jsou vytvořeny z dielektrického magneticky propustného materiálu.