EA024704B1 - Water purification method and apparatus therefor - Google Patents
Water purification method and apparatus therefor Download PDFInfo
- Publication number
- EA024704B1 EA024704B1 EA201300763A EA201300763A EA024704B1 EA 024704 B1 EA024704 B1 EA 024704B1 EA 201300763 A EA201300763 A EA 201300763A EA 201300763 A EA201300763 A EA 201300763A EA 024704 B1 EA024704 B1 EA 024704B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- water
- tank
- cooling
- vessel
- ice
- Prior art date
Links
Landscapes
- Physical Water Treatments (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам и средствам для очистки воды методом кристаллизации, улучшающим ее биологические свойства путем удаления растворимых в ней органических и неорганических веществ и газов, и может быть использовано в быту, пищевой промышленности и медицине.The invention relates to methods and means for water purification by crystallization, improving its biological properties by removing soluble organic and inorganic substances and gases, and can be used in everyday life, food industry and medicine.
Известен способ улучшения качества питьевой воды вымораживанием, заключающийся в ее замораживании, дроблении льда и его таянии. Замораживание воды проводят до 70-90% от ее объема, таяние льда осуществляют путем теплоизоляции его боковых и нижней поверхностей до образования 30-55% от объема талого стока с последующим его удалением (патент РФ № 2077160, МПК С02Р 1/22, опубл. 10.04.1997).There is a method of improving the quality of drinking water by freezing, consisting in its freezing, crushing of ice and its melting. Freezing water is carried out up to 70-90% of its volume, melting ice is carried out by thermal insulation of its lateral and lower surfaces to form 30-55% of the volume of melt runoff with its subsequent removal (RF patent No. 2077160, IPC С02Р 1/22, publ. 04/10/1997).
Известны также способы получения высокочистой питьевой воды, обладающей биологически активными свойствами, в которых, помимо ряда стадий по очистке воды, имеется стадия замораживания воды (патент СССР № 1799367, МПК С02Р 9/00, 1991, патент РФ № 2010772, МПК С02Р 9/00, 1992, патент РФ № 2031085, кл. С02Р 9/00, 1992).There are also known methods for producing high-purity drinking water with biologically active properties, in which, in addition to a number of stages for water purification, there is a stage of water freezing (USSR patent No. 1799367, IPC С02Р 9/00, 1991, RF patent № 2010772, IPC С02Р 9 / 00, 1992, RF patent No. 2031085, CL CO2 9/00, 1992).
К недостаткам приведенных выше способов можно отнести длительность цикла и невысокую степень очистки воды, что обусловлено отсутствием оптимально подобранных режимов (скорость и время, величины температурных режимов и т.п.) замораживания и оттаивания.The disadvantages of the above methods include the duration of the cycle and the low degree of water purification, due to the lack of optimally selected modes (speed and time, values of temperature conditions, etc.) of freezing and thawing.
Известен водоочиститель для получения талой питьевой воды, который включает расположенные последовательно в одном продольном сосуде зону замораживания воды с кольцевой морозильной камерой, зону вытеснения примесей из фронта льда и концентрации примесей в виде рассола и зону перехода воды из твердого состояния в жидкое с кольцевым нагревательным элементом (патент РФ № 2312817, МПК С02Р 1/22, опубл. 20.12.2007). Водоочиститель имеет раздельные патрубки для вывода примесей в виде рассола и талой питьевой воды, расположенные в нижней части сосуда, и дополнительно снабжен приводным устройством перемещения стержня замороженной воды, смонтированным за морозильной камерой и разобщающим устройством, размещенным по центру стержня замороженной воды и выполненным в виде трубы. Разобщающее устройство имеет на входе кольцевую режущую часть, а на выходе - расширяющийся профиль, образующий выходной патрубок для удаления примесей в виде рассола.A known water purifier for producing thawed drinking water, which includes a zone of water freezing with an annular freezer, a zone of displacing impurities from the ice front and a concentration of impurities in the form of a brine, and a zone of transition of water from solid to liquid with an annular heating element (successively located in one longitudinal vessel) RF patent No. 2312817, IPC С02Р 1/22, publ. 20.12.2007). The water purifier has separate nozzles for removing impurities in the form of brine and melt drinking water, located in the lower part of the vessel, and is additionally equipped with a drive unit for moving the frozen water rod mounted behind the freezer and an uncoupling device located in the center of the frozen water rod and made in the form of a pipe . The uncoupling device has an annular cutting part at the inlet, and an expanding profile at the outlet, forming an outlet pipe for removing impurities in the form of a brine.
Однако данное устройство обеспечивает недостаточное качество очистки воды, сложно в конструктивном выполнении, имеет большие габариты морозильной камеры, вес, что затрудняет его использование в бытовых и офисных условиях.However, this device provides insufficient quality of water treatment, it is difficult to constructively, has large dimensions of the freezer, weight, which makes it difficult to use in domestic and office conditions.
Известен водоочиститель для получения талой питьевой воды в промышленных масштабах из морской воды, который включает расположенные последовательно в одном продольном сосуде зону замораживания воды с кольцевой морозильной камерой, зону вытеснения примесей из фронта льда и концентрации примесей в виде рассола и зону перехода воды из твердого состояния в жидкое с кольцевым нагревательным элементом, раздельные патрубки для вывода примесей в виде рассола и талой питьевой воды, расположенные в нижней части сосуда (патент Франции № 2858607, МПК С02Р 1/22, опубл. 11.02.2005).A water purifier is known for producing melt drinking water on an industrial scale from sea water, which includes a water freezing zone with an annular freezer, a zone for displacing impurities from the ice front and a concentration of impurities in the form of brine and a zone of transition of solid state water to sequentially located in one longitudinal vessel. liquid with an annular heating element, separate nozzles for removing impurities in the form of brine and melt drinking water, located in the lower part of the vessel (French patent No. 2858607, IPC С02Р 1/22, published on 02/11/2005).
Однако данное устройство обеспечивает недостаточное качество очистки воды от примесей и имеет длительный цикл очистки. Кроме того, устройство имеет большие габариты морозильной камеры и общий вес установки, предназначенной для опреснения воды в промышленных масштабах, что затрудняет его использование в бытовых и офисных условиях.However, this device provides insufficient quality of water purification from impurities and has a long cleaning cycle. In addition, the device has large dimensions of the freezer and the total weight of the unit, designed for desalination of water on an industrial scale, which makes it difficult to use in domestic and office conditions.
Известен способ очистки воды в емкости (патент РФ № 2274607, МПК С02Р 1/22, опубл. 20.04.2006), включающий отвод тепла с помощью размещенного в емкости теплообменника, размещенного в верхней части емкости примерно на 1/3-2/3 высоты столба жидкости от верхних ее слоев на равноудаленном расстоянии от центра и боковых поверхностей емкости, обеспечивающего разность температур в пределах 1-(-1)°С, обусловливающую процесс локально-объемной кристаллизации при непрерывном постепенном многоступенчатом намораживании кристаллов льда вокруг теплообменника. Для очистки воды проводят непрерывное постепенное многоступенчатое намораживание кристаллов льда вокруг теплообменника по массе не более 50-70% от общей массы исходной воды, слив из емкости незамерзшей воды с примесями, полное размораживание льда и повторное частичное намораживание до небольших объемов в пределах 3-7% от ее массы и слив талой воды для ее потребления с одновременной фильтрацией через фильтр тонкой очистки. Слив воды с примесями и слив талой воды после размораживания производят в разных по высоте емкости сечениях и по разным каналам, при этом слив воды с примесями производят через канал, выполненный в самом нижнем основании дна емкости, а слив талой воды производят через канал, расположенный на 0,5-2 см выше дна емкости.A known method of purifying water in a tank (RF patent No. 2274607, IPC С02Р 1/22, publ. 04/20/2006), including heat removal using a heat exchanger located in the tank, located in the upper part of the tank at about 1 / 3-2 / 3 of the height liquid column from its upper layers at an equidistant distance from the center and the side surfaces of the tank, providing a temperature difference in the range of 1 - (- 1) ° С, which determines the process of local-volume crystallization with continuous gradual multi-stage freezing of ice crystals around the heat exchanger. For water purification, continuous gradual multi-stage freezing of ice crystals around the heat exchanger by mass of not more than 50-70% of the total mass of the source water is carried out, drainage from the reservoir of unfrozen water with impurities, complete thawing of ice and repeated partial freezing to small volumes within 3-7% from its mass and drain of melt water for its consumption with simultaneous filtration through a fine filter. The water with impurities is drained and the melt water is thawed after thawing in sections of different height and different channels, while the water with impurities is drained through a channel made at the lowest bottom of the tank bottom, and the melt water is drained through a channel located on 0.5-2 cm above the bottom of the tank.
Размораживание льда производят в два этапа, при этом на первом этапе размораживают до 90-95% льда от его общего объема, содержащего небольшой процент тяжелых изотопов водорода, а на втором этапе размораживают лед, оставшийся на теплообменнике от начальной кристаллизации и содержащий большой процент тяжелых изотопов водорода, дейтерия и трития. Причем размораживание льда производят путем постепенного повышения температуры до состояния парообразования и конвекционного перемещения нагретых до температуры не выше 40-80°С слоев пара. Размораживание льда производят путем нагревания экранированного кабеля, намотанного на боковую поверхность емкости.The ice is thawed in two stages, while at the first stage up to 90-95% of the ice from its total volume, containing a small percentage of heavy hydrogen isotopes, is thawed, and at the second stage, ice remaining on the heat exchanger from the initial crystallization and containing a large percentage of heavy isotopes is thawed hydrogen, deuterium and tritium. Moreover, the ice is thawed by gradually increasing the temperature to the state of vaporization and convection movement of the vapor layers heated to a temperature of no higher than 40-80 ° С. Ice is thawed by heating a shielded cable wound around the side of the container.
Известна установка для очистки воды (патент РФ № 2274607, МПК С02Р 1/22, опубл. 20.04.2006),A known installation for water treatment (RF patent No. 2274607, IPC С02Р 1/22, publ. 04/20/2006),
- 1 024704 содержащая емкость для неочищенной воды, установленный в емкости теплообменник для отвода тепла и намораживания льда, средства для нагрева и оттаивания льда, морозильный агрегат с системой его охлаждения, трубопровод с вентилем для слива воды с примесями, трубопровод с вентилем для слива талой воды, отличающаяся тем, что теплообменник выполнен по форме многоступенчатого змеевика, расположенного в верхней части емкости по высоте примерно 1/3-2/3 высоты емкости на расстоянии 2-5 см относительно верхнего основания емкости и симметрично относительно ее боковой поверхности с зазором, обеспечивающим возможность объемного намораживания льда в воде вокруг змеевика до размера, не перекрывающего при кристаллизации льдом этот зазор, емкость снабжена термоизоляционной крышкой и уплотнением, трубопровод для слива воды с примесями установлен в самом сечении конического дна емкости, трубопровод для слива талой воды установлен внизу выше конического дна емкости на 0,52 см. Установка снабжена фильтром тонкой очистки с водоотводящей трубкой с вентилем и насосом для циркуляции и перекачки талой воды под давлением через фильтр тонкой очистки и блоком управления в ручном или автоматическом режиме.- 1 024704 containing a container for untreated water, a heat exchanger installed in the tank to remove heat and freeze ice, means for heating and thawing ice, a freezing unit with a cooling system, a pipeline with a valve for draining water with impurities, a pipeline with a valve for draining melt water characterized in that the heat exchanger is made in the form of a multi-stage coil located in the upper part of the tank at a height of about 1 / 3-2 / 3 of the tank height at a distance of 2-5 cm relative to the upper base of the tank and symmetrically relative to its lateral surface with a gap providing the possibility of volumetric freezing of ice in water around the coil to a size that does not overlap this gap during ice crystallization, the tank is equipped with a heat-insulating cover and seal, the pipeline for draining water with impurities is installed in the section of the conical bottom of the tank, the pipeline for melt water discharge is installed below 0.52 cm above the conical bottom of the tank. The unit is equipped with a fine filter with a drain pipe with a valve and a pump for circulation and pitching melt water under pressure through a fine filter and a control unit manual or automatic mode.
Наиболее близким аналогом (прототипом) способа является способ очистки воды (патент РФ № 2393996, МПК С02Р 1/22, опубл. 10.07.2010), включающий первое охлаждение воды в термостатируемой рабочей емкости и последующее ее постепенное замораживание при температуре выше температуры кристаллизации жидкого рассола с органическими и неорганическими примесями в течение времени, достаточным для полной кристаллизации чистой воды с примесями тяжелой воды и формирования жидкого рассола с органическими и неорганическими примесями, слив указанного рассола, нагрев массы льда при постепенном повышении температуры до значений, превышающих температуру кристаллизации тяжелой воды, и выдержке льда при указанной температуре до полного его размораживания, повторное охлаждение воды до температуры кристаллизации тяжелой воды и выдержке ее при указанной температуре до полной кристаллизации тяжелой воды и слив готового продукта в виде очищенной талой воды в потребительскую емкость при ее одновременной фильтрации через фильтр тонкой очистки. Нагрев, охлаждение, кристаллизацию воды и таяние льда осуществляют равномерно снаружи рабочей емкости посредством контактирующих с ее термопроводящими стенками термоэлектрических элементов в автоматическом режиме, температуру среды внутри рабочей емкости при первом охлаждении воды снижают до величины не ниже минус 3°С со скоростью изменения температуры среды в рабочей емкости, равной интервалу значений 0,1-0,3°С/мин, время цикла первой кристаллизации воды рассчитывают в автоматическом режиме программными средствами с момента ее фазового перехода, определяемого по повышению температуры среды у боковой стенки рабочей емкости не менее чем на 0,5°С, температуру среды внутри рабочей емкости при первой кристаллизации воды снижают до величины не ниже минус 4°С со скоростью изменения температуры среды в рабочей емкости, равной интервалу значений 0,050,1°С/мин, температуру среды внутри рабочей емкости при таянии льда до полного его расплавления после слива рассола повышают до величины не выше плюс 10°С со скоростью изменения температуры среды в рабочей емкости, равной интервалу значений 0,16-0,18°С/мин.The closest analogue (prototype) of the method is a method of water purification (RF patent No. 2393996, IPC С02Р 1/22, publ. 07/10/2010), including the first cooling of water in a thermostatically controlled working tank and its subsequent gradual freezing at a temperature above the crystallization temperature of liquid brine with organic and inorganic impurities for a time sufficient to completely crystallize pure water with impurities of heavy water and form a liquid brine with organic and inorganic impurities, discharge the specified brine roar of ice mass with a gradual increase in temperature to values exceeding the crystallization temperature of heavy water, and holding the ice at the indicated temperature until it is fully thawed, re-cooling the water to the crystallization temperature of heavy water and holding it at the indicated temperature until the heavy water crystallizes completely and the finished product is drained in the form of purified melt water into a consumer tank while filtering it through a fine filter. Heating, cooling, water crystallization and ice melting are carried out uniformly outside the working tank by means of thermoelectric elements in contact with its thermally conductive walls in automatic mode, the temperature of the medium inside the working tank during the first cooling of the water is reduced to a value not lower than minus 3 ° С with the rate of change of the medium temperature in working capacity equal to the interval of values of 0.1-0.3 ° C / min, the cycle time of the first crystallization of water is calculated automatically by software from the moment of its phases transition, determined by increasing the temperature of the medium at the side wall of the working tank by at least 0.5 ° C, the temperature of the medium inside the working tank during the first crystallization of water is reduced to a value not lower than minus 4 ° C with the rate of change of the temperature of the medium in the working tank, equal to the interval of values of 0.050.1 ° C / min, the temperature of the medium inside the working tank when the ice melts until it is completely melted after the brine is drained is raised to a value of no more than plus 10 ° C with a rate of change of the temperature of the medium in the working tank equal to the interval h Achen 0,16-0,18 ° C / min.
Наиболее близким аналогом (прототипом) устройства является аппарат для очистки воды (патент РФ № 2393996, МПК С02Р 1/22, опубл. 10.07.2010), включающий корпус, в котором размещены термостатированная рабочая емкость с крышкой и наклонным днищем с отверстием для слива воды, средство для замораживания воды и таяния льда с блоком управления, потребительская емкость для приема талой очищенной воды и емкость для приема воды с примесями и повышенным содержанием дейтерия, трубопроводы со средством для управления сливом воды в последних, подсоединенные к сливному отверстию наклонного днища рабочей емкости для замораживания воды и таяния льда, сливные патрубки которых установлены соответственно над потребительской емкостью для приема очищенной талой воды и емкостью для приема воды с примесями и повышенным содержанием дейтерия. Средства для замораживания воды и таяния льда выполнены в виде термоэлектрического модуля, содержащего несколько термоэлектрических элементов, расположенных снаружи на боковой стенке рабочей емкости для замораживания воды и таяния льда. Однако, в приведенных выше аналогах и прототипе (способах и устройствах) процесс очистки воды занимает длительное время, так как масса намораживаемого льда в известных конструкциях емкостей для очистки воды (цилиндрической, кубической или близких к ним формах) формируется не только на внутренней поверхности охлаждаемых стенок емкости, но и в объеме жидкости, вследствие чего процесс передачи энергии от поверхности емкости к объему очищаемой воды замедляется пропорционально увеличению толщины намораживаемого слоя льда. Кроме того, с увеличением толщины слоя льда снижается интенсивность процесса вытеснения примесей на границе фронта лед-вода. Техническим результатом заявляемого изобретения является создание такого способа и аппарата для очистки воды кристаллизацией, которые обеспечивают повышение качества и сокращение времени очистки воды.The closest analogue (prototype) of the device is a water purifier (RF patent No. 2393996, IPC С02Р 1/22, publ. 07/10/2010), which includes a housing in which a thermostatic working container with a lid and an inclined bottom with an opening for draining water are placed , a means for freezing water and melting ice with a control unit, a consumer container for receiving melt purified water and a container for receiving water with impurities and a high content of deuterium, pipelines with a means for controlling the discharge of water in the latter, connected to Nome inclined bottom opening of the working capacity for water freezing and melting, discharge tubes which are mounted respectively on the consumer container for receiving treated melt water and a container for receiving water with impurities and elevated levels of deuterium. Means for freezing water and melting ice are made in the form of a thermoelectric module containing several thermoelectric elements located outside on the side wall of the working tank for freezing water and melting ice. However, in the above analogues and prototype (methods and devices), the water treatment process takes a long time, since the mass of freezing ice in known designs of water treatment tanks (cylindrical, cubic or close to them) is formed not only on the inner surface of the cooled walls capacity, but also in the volume of liquid, as a result of which the process of energy transfer from the surface of the container to the volume of purified water slows down in proportion to the increase in the thickness of the freezing ice layer. In addition, with an increase in the thickness of the ice layer, the intensity of the process of displacing impurities at the ice-water frontier boundary decreases. The technical result of the claimed invention is the creation of such a method and apparatus for water purification by crystallization, which provide improved quality and reduced time for water purification.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе очистки воды, включающем заполнение емкости водой для очистки, охлаждение и последующее ее замораживание в указанной емкости при температуре выше температуры кристаллизации жидкого концентрата находящихся в воде органических и неорганических примесей в течение времени, достаточного для кристаллизации чистой воды в виде слоя льда и формирования жидкого концентрата органических и неорганических примесей, сливThe specified technical result is achieved by the fact that in the method of water purification, including filling the tank with water for cleaning, cooling and then freezing it in the tank at a temperature above the crystallization temperature of the liquid concentrate of organic and inorganic impurities in the water for a time sufficient to crystallize pure water in the form of a layer of ice and the formation of a liquid concentrate of organic and inorganic impurities, discharge
- 2 024704 указанного жидкого концентрата после образования слоя льда, плавление льда нагреванием при положительной температуре до его размораживания с последующим сливом очищенной талой воды, причем охлаждение, кристаллизацию воды и таяние льда нагревом осуществляют равномерно снаружи термостатированной емкости посредством контактирующих с ее термопроводящими стенками охладительных и нагревательных элементов в автоматическом режиме с использованием электронного блока управления, температуру среды внутри рабочей емкости при охлаждении воды снижают до величины не ниже минус 3°С со скоростью изменения температуры среды в рабочей емкости, равной интервалу значений 0,1-0,3°С/мин, кристаллизацию осуществляют со скоростью изменения температуры среды в рабочей емкости, равной интервалу значений 0,05-0,1°С/мин, время циклов кристаллизации заданного объема воды, слива жидкого концентрата и таяния льда определяют, используя расчетные или экспериментальные данные, введенные в программу электронного блока управления, причем начало цикла кристаллизации исчисляют с момента фазового перехода воды, регистрируемого датчиком температуры по спонтанному повышению температуры среды у боковой стенки термостатированной емкости не менее чем на 0,5°С, время цикла кристаллизации воды и его окончание контролируют программными средствами блока управления, а цикл кристаллизации воды прекращают после истечения заданного времени работы охлаждающих элементов и отключения их электронным блоком управления, согласно изобретению, очищаемую воду перед охлаждением и замораживанием формируют в виде плоского или кольцевого цилиндрического слоя жидкости путем заполнения водой емкости, внутренний объем которой выполнен соответственно в виде плоской или кольцевой цилиндрической щелевой полости, образованной соответственно между ее плоскими или цилиндрическими стенками, охлаждение, кристаллизацию воды и таяние льда нагревом осуществляют с одной из наружных боковых поверхностей емкости, а время цикла кристаллизации воды устанавливают достаточным для образования на охлаждаемой поверхности плоского или кольцевого слоя льда толщиной не более 1,5 см.- 2 024704 of said liquid concentrate after the formation of an ice layer, ice melting by heating at a positive temperature until it is thawed, followed by discharge of purified melt water, moreover, cooling, water crystallization and ice melting by heating are carried out uniformly outside the thermostatically controlled vessel by means of cooling and heating contacting with its thermally conductive walls elements in automatic mode using an electronic control unit, the temperature of the medium inside the working tank during cooling water is reduced to a value not lower than minus 3 ° C with a rate of change of the temperature of the medium in the working tank equal to the range of 0.1-0.3 ° C / min, crystallization is carried out at a rate of change of the temperature of the medium in the working tank equal to the range of 0 , 05-0.1 ° C / min, the time of crystallization cycles of a given volume of water, the discharge of liquid concentrate and ice melting is determined using calculated or experimental data entered into the program of the electronic control unit, and the beginning of the crystallization cycle is calculated from the moment of phase change about the transition of water recorded by the temperature sensor for a spontaneous increase in the temperature of the medium at the side wall of the thermostatically controlled vessel by at least 0.5 ° C, the time of the water crystallization cycle and its end are controlled by the control unit software, and the water crystallization cycle is stopped after the set operating time has elapsed cooling elements and turning them off by an electronic control unit, according to the invention, the purified water before cooling and freezing is formed in the form of a flat or circular cylinder liquid layer by filling with water a container, the internal volume of which is respectively a flat or annular cylindrical slit cavity formed respectively between its flat or cylindrical walls, cooling, water crystallization and ice melting by heating are carried out from one of the outer side surfaces of the container, and time the water crystallization cycle is set sufficient for the formation of a flat or annular layer of ice with a thickness of not more than 1.5 cm on the cooled surface.
Указанный технический результат достигается также тем, что в аппарате для очистки воды, включающем термостатированную емкость для очистки воды, выполненную из термопроводного материала, блок управления, связанный с датчиком температуры, охлаждающими и нагревательными элементами, контактирующими поверхностью с термопроводной стенкой емкости с наружной стороны, согласно изобретению, термостатированная емкость для очистки воды выполнена плоской в виде двух термопроводных пластин, установленных с зазором относительно друг друга и герметично закрытых с нижнего и боковых торцов перегородками с образованием внутри емкости плоской щелевой полости между ее плоскими стенками для формирования плоского слоя жидкости по п.1 формулы или термостатированная емкость выполнена цилиндрической кольцевой из двух коаксиально расположенных полых цилиндров разного диаметра, зазор между которыми с нижнего торца герметично закрыт перегородкой с образованием внутри емкости кольцевой щелевой цилиндрической полости между ее цилиндрическими стенками для формирования кольцевого цилиндрического слоя жидкости по п. 1 формулы. Охлаждающие и нагревательные элементы выполнены в виде термоэлектрической батареи. В другом варианте выполнения охлаждающие элементы выполнены в виде испарительной трубки холодильного агрегата, а нагревательные элементы выполнены в виде трубчатого электронагревателя. В аппарате с плоской емкостью для очистки воды элементы термоэлектрической батареи расположены на одной из наружных боковых стенок указанной емкости. В аппарате с кольцевой емкостью для очистки воды испарительная трубка холодильного агрегата и трубчатый электронагреватель расположены на наружной цилиндрической стенке одного из цилиндров указанной кольцевой емкости для очистки воды.The specified technical result is also achieved by the fact that in the apparatus for water purification, including a thermostatically controlled tank for water purification, made of thermally conductive material, a control unit associated with a temperature sensor, cooling and heating elements in contact with the surface of the thermally conductive wall of the tank from the outside, according to of the invention, the thermostatically controlled tank for water purification is made flat in the form of two thermal plates mounted with a gap relative to each other and hermetic partitions closed from the lower and lateral ends with the formation of a flat slot cavity inside the container between its flat walls to form a flat liquid layer according to claim 1, or the thermostatically controlled container is made of a cylindrical ring of two coaxially arranged hollow cylinders of different diameters, the gap between which is from the lower end hermetically sealed by a partition with the formation of an annular slotted cylindrical cavity between its cylindrical walls inside the vessel to form an annular cylinder liquid layer according to claim 1 of the formula. Cooling and heating elements are made in the form of a thermoelectric battery. In another embodiment, the cooling elements are made in the form of an evaporating tube of a refrigeration unit, and the heating elements are made in the form of a tubular electric heater. In a device with a flat tank for water purification, thermoelectric battery cells are located on one of the outer side walls of the tank. In the apparatus with an annular tank for water purification, the evaporator tube of the refrigeration unit and a tubular electric heater are located on the outer cylindrical wall of one of the cylinders of the indicated annular tank for water purification.
Сокращение времени очистки воды обеспечивается за счет того, что в щелевой полости емкости вода кристаллизуется в виде слоя льда небольшой толщины на одной из боковых стенок емкости в течение непродолжительного времени за счет интенсивного теплообмена между охлаждаемой поверхностью стенки емкости через тонкий слой льда с водой, а существенный объем этого чистого льда образуется за счет развитой (большой) площади боковой поверхности емкости, имеющей внутренний объем в виде плоской или кольцевой щели. Известно, что при одном и том же объеме наименьшую площадь поверхности будет иметь емкость в виде шара. Площадь поверхности кубической емкости того же объема увеличивается приблизительно в 1,24 раза. Площадь поверхности емкости того же объема с плоским или кольцевым щелевым внутренним объемом может быть увеличена от 2 до 10 раз. Во столько же раз может быть увеличен тепловой поток охлаждаемой воды, вследствие чего сокращается время замораживания и очистки воды. Удельный тепловой поток равен:Reducing the time of water purification is provided due to the fact that in the slotted cavity of the tank, water crystallizes in the form of an ice layer of small thickness on one of the side walls of the tank for a short time due to intensive heat exchange between the cooled surface of the tank wall through a thin layer of ice with water, and a significant the volume of this pure ice is formed due to the developed (large) area of the side surface of the container having an internal volume in the form of a flat or annular gap. It is known that for the same volume the smallest surface area will have a capacity in the form of a ball. The surface area of a cubic capacity of the same volume increases approximately 1.24 times. The surface area of the container of the same volume with a flat or annular slotted internal volume can be increased from 2 to 10 times. The heat flow of the cooled water can be increased by the same amount of times, as a result of which the time of freezing and purification of water is reduced. The specific heat flux is equal to:
где с] - удельный тепловой поток; к - коэффициент теплопроводности льда, Вт/(м-К);where c] is the specific heat flux; k is the coefficient of thermal conductivity of ice, W / (m-K);
ΔΤ - перепад температур при прохождении через слой льда, К;ΔΤ - temperature difference when passing through an ice layer, K;
Ь - толщина слоя льда, м.B is the thickness of the ice layer, m
Из приведенной выше формулы видно, что чем меньше толщина (Ь) слоя льда, тем больший удельный тепловой поток передается охлаждаемой воде и тем быстрее вода кристаллизуется, вследствие чего сокращается время очистки воды. Повышение качества очистки воды достигается за счет пристеночнойIt can be seen from the above formula that the smaller the thickness (b) of the ice layer, the greater the specific heat flux is transferred to the cooled water and the faster the water crystallizes, which reduces the time for water purification. Improving the quality of water treatment is achieved through the wall
- 3 024704 кристаллизации очищаемой воды. Наиболее чистый лед кристаллизуется тонким слоем на охлажденной стенке емкости с водой. С увеличением толщины слоя льда процесс льдообразования замедляется, а чистота его и физико-химические характеристики снижаются (уменьшается рН и увеличивается окислительно-восстановительный потенциал - ОВП).- 3,024,704 crystallization of purified water. The purest ice crystallizes in a thin layer on the chilled wall of the water tank. With an increase in the thickness of the ice layer, the ice formation process slows down, and its purity and physicochemical characteristics decrease (pH decreases and the redox potential - ORP increases).
На фиг. 1 представлена схема (вид сверху) плоской емкости устройства для очистки воды с расположением термоэлектрической батареи с одной боковой стороны.In FIG. 1 shows a diagram (top view) of the flat capacity of a water purifier with the location of a thermoelectric battery on one side.
На фиг. 2 представлена схема (вид сверху) кольцевой емкости с размещением элементов охлаждения и нагрева на наружной цилиндрической стенке, расположенной внутри осевой полости указанной емкости.In FIG. 2 shows a diagram (top view) of an annular tank with the placement of cooling and heating elements on an outer cylindrical wall located inside the axial cavity of the tank.
На фиг. 3 представлена схема кольцевой емкости с размещением элементов охлаждения и нагрева на ее наружной цилиндрической стенке, имеющей наибольшую поверхность.In FIG. 3 is a diagram of an annular tank with the placement of cooling and heating elements on its outer cylindrical wall having the largest surface.
На фиг. 4 представлена схема аппарата с плоской емкостью для очистки воды замораживанием, термобатарея которого расположена с одной из боковых сторон, как показано на фиг. 1.In FIG. 4 is a diagram of an apparatus with a flat container for freezing water treatment, the thermopile of which is located on one of the sides, as shown in FIG. one.
На фиг. 5 представлена схема аппарата с кольцевой емкостью для очистки воды замораживанием, нагревательные и охлаждающие элементы которой размещены на наружной цилиндрической стенке, расположенной внутри осевой полости указанной емкости, как показано на фиг. 2.In FIG. 5 is a diagram of an apparatus with an annular container for freezing water treatment, the heating and cooling elements of which are placed on the outer cylindrical wall located inside the axial cavity of the container, as shown in FIG. 2.
Аппарат для очистки воды замораживанием включает (первый вариант выполнения) термостатированную емкость 1, выполненную из термопроводного материала, и стандартную термоэлектрическую батарею 2, содержащую термоэлектрические элементы и ребристые теплообменники (на чертежах не показаны). Емкость 1 для очистки воды выполнена плоской в виде двух термопроводных пластин, установленных с зазором относительно друг друга и герметично закрытых с нижнего и боковых торцов перегородками с образованием внутри емкости 1 плоской щелевой полости 3 (фиг. 1). Термоэлектрические элементы батареи 2 расположены на наружной поверхности указанной емкости 1 с одной из его боковых стенок 4. Плоская емкость 1 для очистки воды с щелевой полостью 3 имеет длину (А) и высоту (В), которые выполнены многократно превышающими ее ширину (С). Кроме того, заявляемый аппарат (фиг. 4) для очистки воды замораживанием снабжен электронным блоком 5 его управления, гидроканалом 6 с электроклапаном 7, подсоединенным к крышке щелевой емкости 1, гидроканалами 8 и 9 с электронасосами 10 и 11 соответственно для слива очищенной воды и концентрата жидких примесей, подсоединенные к нижней торцевой стенке (днищу) плоской емкости 1. Электронный блок 5 управления аппаратом соединен с термоэлектрической батареей 2, электроклапаном 7 и электронасосами 10 и 11. Плоская емкость 1 с щелевой полостью 3 имеет термоизолированный кожух (на чертежах не показан).The freezing water purification apparatus includes (the first embodiment) a thermostatically controlled tank 1 made of thermally conductive material and a standard thermoelectric battery 2 containing thermoelectric elements and finned heat exchangers (not shown in the drawings). The tank 1 for water purification is made flat in the form of two thermal conductive plates installed with a gap relative to each other and hermetically sealed from the lower and side ends by partitions to form a flat slot 3 inside the tank 1 (Fig. 1). The thermoelectric elements of the battery 2 are located on the outer surface of the indicated container 1 with one of its side walls 4. The flat container 1 for water purification with a slot cavity 3 has a length (A) and a height (B) that are many times greater than its width (C). In addition, the inventive apparatus (Fig. 4) for freezing water is equipped with an electronic control unit 5, a hydrochannel 6 with an electrovalve 7 connected to the cover of the slotted container 1, hydrochannels 8 and 9 with electric pumps 10 and 11, respectively, for draining purified water and concentrate liquid impurities connected to the lower end wall (bottom) of the flat tank 1. The electronic control unit 5 of the apparatus is connected to a thermoelectric battery 2, an electrovalve 7 and electric pumps 10 and 11. The flat tank 1 with a slot cavity 3 has a term an insulated housing (not shown).
Плоская емкость 1 (в экспериментальном аппарате) объемом 2 л имеет следующие размеры: длина (А) = 40 см; высота (В) = 20 см; ширина (С) = 2,5 см.Flat capacity 1 (in the experimental apparatus) of 2 l has the following dimensions: length (A) = 40 cm; height (B) = 20 cm; width (C) = 2.5 cm.
Описание способа очистки воды.Description of the method of water purification.
Способ очистки воды осуществляют посредством, например, аппарата (фиг. 4 или 5). В термостатируемую емкость 1 с плоской (фиг. 1) или кольцевой (фиг. 2 и 3) щелевой полостью 3 объемом, например, 2 л заливают 1,5 л водопроводной воды, которая приобретает форму плоского или кольцевого слоя. Все процессы - нагрев, охлаждение, кристаллизация воды и таяние льда - осуществляют равномерно снаружи рабочей емкости посредством контактирующих с ее термопроводящими стенками термоэлектрических элементов батареи 2 (фиг. 4) в автоматическом режиме посредством электронного блока 5 управления и алгоритма (программы) последовательности выполнения операций по очистке воды. При включении термоэлектрической батареи 2 на режим охлаждения происходит охлаждение воды через стенку 4 емкости 1. Температуру среды внутри рабочей емкости 1 при охлаждении воды снижают до величины не ниже минус 3°С со скоростью изменения температуры среды в рабочей емкости, равной интервалу значений 0,1-0,3°С/мин. Далее осуществляют процесс кристаллизации воды. С помощью датчика температуры (на чертежах не показан), расположенного в емкости 1, рассчитывают время цикла кристаллизации воды в автоматическом режиме программными средствами с момента ее фазового перехода, определяемого по спонтанному повышению температуры воды в емкости не менее чем на 0,5°С. Температуру воды внутри рабочей емкости 1 при кристаллизации воды снижают до величины не ниже минус 4,0°С (температура выше температуры кристаллизации жидкого концентрата с органическими и неорганическими примесями) со скоростью изменения температуры среды в рабочей емкости 1, равной интервалу значений 0,050,1°С/мин. В течение времени (около 95 минут) достигается полная кристаллизация чистой воды в виде слоя (блока) пристеночного льда у стенки 4 емкости 1, где расположена термоэлектрическая батарея 2 и формирование жидкого рассола с органическими и неорганическими примесями у противоположной стенки емкости 1. Чем меньше толщина слоя льда, тем больший удельный тепловой поток передается охлаждаемой воде и тем быстрее вода кристаллизуется, вследствие чего сокращается время очистки воды. В течение нескольких минут жидкий концентрат примесей объемом от 300 до 550 мл сливают в канализацию при включении насоса 11. Оставшийся в рабочей емкости 1 лед подвергают плавлению путем переключения термоэлектрической батареи 2 на режим нагрева. Температуру стенки 4 емкости 1 при таянии льда до полного его расплавления после слива концентрата примесей повышают до величины не выше плюс 10°С. Плавление массы льда осуществляют около 30-40 мин до полного его размораживания. Затем проводят в течение нескольких минут слив готового продукта в виде очищенной талой воды в ко- 4 024704 личестве 950-1200 мл в потребительскую емкость путем включения электронасоса 10. Полный цикл получения готового продукта в виде очищенной талой воды не превышает 120-130 мин.The method of water purification is carried out by, for example, an apparatus (Fig. 4 or 5). In a thermostatic container 1 with a flat (Fig. 1) or annular (Fig. 2 and 3) slotted cavity 3 with a volume of, for example, 2 liters, pour 1.5 liters of tap water, which takes the form of a flat or annular layer. All processes — heating, cooling, water crystallization and melting of ice — are carried out uniformly outside the working vessel by means of the thermoelectric elements of the battery 2 (Fig. 4) in contact with its thermally conductive walls in automatic mode by means of an electronic control unit 5 and an algorithm (program) of the sequence of operations water purification. When the thermoelectric battery 2 is switched on to the cooling mode, water is cooled through the wall 4 of the tank 1. When the water is cooled, the temperature of the medium inside the working tank 1 is reduced to a value not lower than minus 3 ° С with a rate of change of the temperature of the medium in the working tank equal to an interval of 0.1 -0.3 ° C / min. Then carry out the process of crystallization of water. Using a temperature sensor (not shown in the drawings) located in the tank 1, the cycle time of water crystallization in the automatic mode is calculated by software from the moment of its phase transition, determined by the spontaneous increase in the temperature of the water in the tank by at least 0.5 ° C. The temperature of the water inside the working tank 1 during water crystallization is reduced to a value not lower than minus 4.0 ° C (the temperature is higher than the crystallization temperature of a liquid concentrate with organic and inorganic impurities) with a rate of change of the temperature of the medium in the working tank 1 equal to the interval of 0.050.1 ° C / min Over time (about 95 minutes), complete crystallization of pure water is achieved in the form of a layer (block) of wall ice near the wall 4 of the tank 1, where the thermoelectric battery 2 is located and the formation of a liquid brine with organic and inorganic impurities at the opposite wall of the tank 1. The smaller the thickness layer of ice, the greater the specific heat flux is transferred to the cooled water and the faster the water crystallizes, resulting in reduced water treatment time. Within a few minutes, a liquid concentrate of impurities from 300 to 550 ml in volume is drained into the sewer when the pump 11 is turned on. The ice remaining in the working tank 1 is melted by switching the thermoelectric battery 2 to the heating mode. The temperature of the wall 4 of the tank 1 when the ice melts until it is completely melted after draining the impurity concentrate is increased to a value not higher than + 10 ° C. Ice mass is melted for about 30-40 minutes until it is completely thawed. Then, the finished product is drained for several minutes in the form of purified melt water in the amount of 950-1200 ml into the consumer container by turning on the electric pump 10. The full cycle for obtaining the finished product in the form of purified melt water does not exceed 120-130 min.
На основе экспериментальных данных заявителя установлено, что наиболее чистый лед кристаллизуется на охлажденной стенке емкости с водой толщиной не более 1,5 см.Based on the experimental data of the applicant, it has been established that the purest ice crystallizes on a chilled wall of a container with water no more than 1.5 cm thick.
Содержание чистой талой воды составляет не менее (65-80) об.% от ее исходного объема со снижением общего содержания неорганических примесей не менее чем в 2 раза.The content of pure melt water is at least (65-80) vol.% Of its initial volume with a decrease in the total content of inorganic impurities by at least 2 times.
Аппарат (фиг. 4) работает следующим образом.The apparatus (Fig. 4) works as follows.
1. Устройство включают в электрическую сеть.1. The device is included in the electrical network.
2. На пульте управления (на чертеже не показан) включают кнопку Сеть, соединенную с электронным блоком 5 управления. Загорается индикация сети.2. On the control panel (not shown) include a Network button connected to the electronic control unit 5. The network indicator lights up.
3. Нажимают кнопку Начать процесс.3. Click the Start process button.
Программный автомат в электронном блоке управления 5 выполняет следующий алгоритм работы устройства.The software in the electronic control unit 5 performs the following algorithm of the device.
4. Блок 5 управления открывает клапан 7 и вода заполняет щелевую полость 3 плоской емкости 1 в объеме 1,5 л.4. The control unit 5 opens the valve 7 and water fills the slot cavity 3 of the flat container 1 in a volume of 1.5 l.
5. Клапан 7 закрывается.5. Valve 7 closes.
6. Блок 5 управления включает термоэлектрические элементы батареи 2 в режим охлаждения и блок измерения температуры с датчиком температуры, расположенным в плоской емкости 1 (на чертежах не показан).6. The control unit 5 includes thermoelectric elements of the battery 2 in the cooling mode and the temperature measuring unit with a temperature sensor located in a flat tank 1 (not shown in the drawings).
7. В щелевой емкости 1 происходит охлаждение воды до температуры кристаллизации 0°С, далее процесс кристаллизации - образование чистого льда без примесей и охлаждение полученного льда до минус 4-5°С в течение 1-1,5 ч. Процесс льдообразования происходит в направлении от стенки 4 рабочей емкости 1, охлаждаемых термоэлектрическими элементами батареи 2 к противоположной стенке. Отвод тепла от термоэлектрических элементов батареи 2 обеспечивается с помощью радиаторов и вентилятора (на чертежах не показан).7. In the slotted container 1, water is cooled to a crystallization temperature of 0 ° C, then the crystallization process - the formation of pure ice without impurities and cooling of the obtained ice to minus 4-5 ° C for 1-1.5 hours. The process of ice formation occurs in the direction from the wall 4 of the working tank 1, cooled by thermoelectric elements of the battery 2 to the opposite wall. Heat removal from the thermoelectric elements of the battery 2 is provided using radiators and a fan (not shown in the drawings).
Растворенные в воде примеси (соли металлов, органические загрязнения и т.д.) в процессе образования пристеночного льда вытесняются в объем воды, расположенный у стенки без батареи 2 (фиг. 1), тем самым происходит образование концентрата примесей - вода с повышенным содержанием солей и различных загрязнителей. В соответствии с общеизвестными данными температура замерзания данного концентрата примесей составляет минус 6-7°С.Impurities dissolved in water (metal salts, organic impurities, etc.) during the formation of wall ice are displaced into the volume of water located near the wall without battery 2 (Fig. 1), thereby forming an impurity concentrate - water with a high salt content and various pollutants. In accordance with well-known data, the freezing point of this impurity concentrate is minus 6-7 ° C.
8. Блок 5 управления включает насос 11. Происходит слив концентрата примесей (грязной воды) из плоской емкости 1 по гидроканалу 9 в канализацию в течение 0,5 мин. Насос 11 отключается.8. The control unit 5 includes a pump 11. A concentrate of impurities (dirty water) is drained from a flat tank 1 through a hydraulic channel 9 to the sewer for 0.5 min. Pump 11 shuts down.
9. Блок 5 управления включает термоэлектрическую батарею 2 в режим нагрева. Происходит повышение температуры пристеночного чистого льда в щелевой емкости 1 до температуры 0°С, при которой наступает плавление льда и последующий нагрев полученной очищенной талой воды до температуры плюс 6-10°С в течение 0,5 ч.9. The control unit 5 includes a thermoelectric battery 2 in the heating mode. There is an increase in the temperature of the near-wall pure ice in the slotted tank 1 to a temperature of 0 ° C, at which the ice melts and then heats the resulting purified melt water to a temperature of plus 6-10 ° C for 0.5 hours.
10. Блок 5 управления термоэлектрической батареей 2 включает термоэлектрические элементы в режим термостата для поддержания заданной температуры очищенной талой воды в плоской емкости 1 в диапазоне плюс 3-5°С для сохранения ее полезных свойств.10. The control unit 5 of the thermoelectric battery 2 includes thermoelectric elements in thermostat mode to maintain the set temperature of purified melt water in a flat tank 1 in the range of plus 3-5 ° C to maintain its useful properties.
11. Таким образом, после истечения времени 0,5 ч на электронном блоке 5 управления загорается надпись Процесс окончен. После загорания надписи в течение 5 ч может быть реализован слив талой воды и выключение устройства.11. Thus, after a period of 0.5 hours has elapsed on the electronic control unit 5, the inscription Process is completed lights up. After tanning the inscription for 5 hours, melt water can be drained and the device turned off.
12. Для этого нажимают кнопку Талая вода. Блок 5 управления включает насос 10, происходит слив талой воды по гидроканалу 8 в любую чистую емкость в течение 0,5 мин. Блок 5 управления выключает термоэлектрические элементы батареи 2 и выключается сам.12. To do this, press the melt water button. The control unit 5 includes a pump 10, melt water is drained through the hydraulic channel 8 into any clean tank for 0.5 min. The control unit 5 turns off the thermoelectric elements of the battery 2 and turns off itself.
Общее время протекания процесса получения талой воды составляет не более 2 ч.The total time the process of obtaining melt water is not more than 2 hours
13. Кнопку Сеть выключают.13. The Network button is turned off.
Аппарат для очистки воды (второй вариант выполнения, фиг. 5) включает емкость 1 для очистки воды, средство 12 для замораживания воды с испарительной трубкой 13, средство 14 для плавления льда с нагревательным элементом 15 и узел 16 для слива очищенной и загрязненной воды из емкости 1 и электронный блок 17 управления, соединенный со средствами 12 и 14 для замораживания воды и плавления льда и узлом 16 для слива чистой и загрязненной воды. Емкость 1 выполнена (фиг. 2) кольцевой из двух коаксиально расположенных термопроводных полых цилиндров разного диаметра: внешнего 18 и внутреннего 19, зазор между которыми с нижнего торца герметично закрыт перегородкой (дно емкости) с образованием внутри емкости 1 кольцевой щелевой полости 3.The apparatus for water purification (second embodiment, Fig. 5) includes a tank 1 for water purification, a means 12 for freezing water with an evaporation tube 13, a means 14 for melting ice with a heating element 15, and a unit 16 for draining purified and contaminated water from the tank 1 and an electronic control unit 17 connected to means 12 and 14 for freezing water and melting ice and a unit 16 for draining clean and contaminated water. Capacity 1 is made (Fig. 2) annular of two coaxially located thermally conductive hollow cylinders of different diameters: external 18 and internal 19, the gap between which is sealed from the lower end by a partition (the bottom of the tank) with the formation of an annular gap cavity 3 inside the tank 1.
Испарительная трубка 13 средства 12 для замораживания воды и нагревательный элемент 15 средства 14 для плавления льда расположены на боковой поверхности внутри указанного внутреннего цилиндра 19 и плотно контактируют с ней. Внутренний цилиндр 19 выполнен из термопроводного материала.The evaporation tube 13 of the means 12 for freezing water and the heating element 15 of the means 14 for melting ice are located on the side surface inside the inner cylinder 19 and are in close contact with it. The inner cylinder 19 is made of thermally conductive material.
Электронный блок 17 управления замораживанием воды, плавлением льда и сливом воды соединен с электромагнитными клапанами 20 и 21 узла 16 для слива очищенной и загрязненной воды соответственно и переключателями 22 и 23 средств 12 и 14 соответственно для замораживания воды и плавленияThe electronic unit 17 for controlling freezing water, melting ice and draining water is connected to the electromagnetic valves 20 and 21 of the assembly 16 for draining purified and contaminated water, respectively, and switches 22 and 23 of means 12 and 14, respectively, for freezing water and melting
- 5 024704 льда.- 5,024,704 ice.
Испарительная трубка 13 с фреоном средства 12 для замораживания воды соединена с компрессором 24 и конденсатором 25. Кроме того, электронный блок управления 17 снабжен датчиком 26 температуры, установленным снаружи днища емкости 1.The evaporation tube 13 with freon means 12 for freezing water is connected to a compressor 24 and a condenser 25. In addition, the electronic control unit 17 is equipped with a temperature sensor 26 mounted outside the bottom of the tank 1.
Аппарат для очистки воды (второй вариант, фиг. 5) работает следующим образом.Apparatus for water purification (second option, Fig. 5) works as follows.
Термостатированную емкость 1 наполняют водой, предварительно отфильтрованной от механических примесей, и включают блок 17 управления. Автоматически блок 17 управления включает компрессор 24. Происходит постепенное охлаждение воды в ёмкости 1 через термопроводный внутренний цилиндр 19 (фиг. 5) с последующей её заморозкой. Процесс заморозки с образованием чистого пристеночного льда длится около 1,5-2 ч и контролируется датчиком 26 температуры, данные с которого поступают на электронный блок 17 управления. После окончания формирования слоя чистого пристеночного льда блок 17 управления включает электромагнитный клапан 21 и незамёрзший жидкий концентрат с примесями, т.е. вода с высоким содержанием солей (рассола) сливается в канализацию. Далее блок 17 управления включает средство 14 для плавления льда, термоэлемент 15 которого нагревается до температуры не выше плюс 10-15°С, что соответствует природным условиям. При этом происходит плавление чистого льда. Полное таяние льда осуществляется за 0,5 ч. Полный цикл получения талой воды равен 22,5 ч.Thermostated tank 1 is filled with water, pre-filtered from solids, and include a control unit 17. Automatically, the control unit 17 includes a compressor 24. A gradual cooling of the water in the tank 1 occurs through the thermally conductive inner cylinder 19 (Fig. 5) with its subsequent freezing. The freezing process with the formation of clean wall ice lasts about 1.5-2 hours and is controlled by the temperature sensor 26, the data from which are sent to the electronic control unit 17. After the formation of a layer of pure wall ice, the control unit 17 includes an electromagnetic valve 21 and an unfrozen liquid concentrate with impurities, i.e. water with a high content of salts (brine) is discharged into the sewer. Further, the control unit 17 includes a means 14 for melting ice, the thermocouple 15 of which is heated to a temperature not exceeding plus 10-15 ° C, which corresponds to natural conditions. In this case, pure ice melts. Complete melting of ice is carried out in 0.5 hours. The full cycle of obtaining melt water is 22.5 hours.
Таким образом, по сравнению с аналогами, заявляемые способ и аппарат для очистки воды обеспечивают сокращение времени очистки воды в несколько раз за счет того, что в узкой щелевой полости 3 емкости 1 вода кристаллизуется в виде небольшого слоя льда на стенках указанной емкости, а существенный объем этого чистого льда образуется за счет увеличения площади боковой поверхности щелевой емкости 1, контактирующей с охладительными и нагревательными элементами. Повышение качества очистки воды от примесей достигается за счет пристеночной кристаллизацией очищаемой воды.Thus, in comparison with analogues, the inventive method and apparatus for water purification reduce the time of water purification by several times due to the fact that in a narrow slotted cavity 3 of the tank 1, water crystallizes in the form of a small layer of ice on the walls of the tank, and a significant amount of this pure ice is formed by increasing the area of the lateral surface of the slotted tank 1 in contact with cooling and heating elements. Improving the quality of water purification from impurities is achieved due to the near-wall crystallization of purified water.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201300763A EA024704B1 (en) | 2013-07-10 | 2013-07-10 | Water purification method and apparatus therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201300763A EA024704B1 (en) | 2013-07-10 | 2013-07-10 | Water purification method and apparatus therefor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201300763A1 EA201300763A1 (en) | 2015-02-27 |
| EA024704B1 true EA024704B1 (en) | 2016-10-31 |
Family
ID=52594948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201300763A EA024704B1 (en) | 2013-07-10 | 2013-07-10 | Water purification method and apparatus therefor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA024704B1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2010772C1 (en) * | 1992-08-25 | 1994-04-15 | Варнавский Иван Николаевич | Method of preparing curative drinking water and apparatus for effecting same |
| US7467526B2 (en) * | 2005-02-07 | 2008-12-23 | Hsuan-Chi Hsieh | Desalinating process |
| RU2393996C1 (en) * | 2009-01-29 | 2010-07-10 | Сергей Валерьевич Зоткин | Method of purifying water and apparatus for realising said method |
| RU2421404C2 (en) * | 2009-06-04 | 2011-06-20 | Юрий Анатольевич Сухонос | Vessel for preparation of melt water |
| RU114948U1 (en) * | 2011-08-10 | 2012-04-20 | Сергей Александрович Бучик | WATER TREATMENT UNIT |
-
2013
- 2013-07-10 EA EA201300763A patent/EA024704B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2010772C1 (en) * | 1992-08-25 | 1994-04-15 | Варнавский Иван Николаевич | Method of preparing curative drinking water and apparatus for effecting same |
| US7467526B2 (en) * | 2005-02-07 | 2008-12-23 | Hsuan-Chi Hsieh | Desalinating process |
| RU2393996C1 (en) * | 2009-01-29 | 2010-07-10 | Сергей Валерьевич Зоткин | Method of purifying water and apparatus for realising said method |
| RU2421404C2 (en) * | 2009-06-04 | 2011-06-20 | Юрий Анатольевич Сухонос | Vessel for preparation of melt water |
| RU114948U1 (en) * | 2011-08-10 | 2012-04-20 | Сергей Александрович Бучик | WATER TREATMENT UNIT |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201300763A1 (en) | 2015-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2393996C1 (en) | Method of purifying water and apparatus for realising said method | |
| AU605366B2 (en) | Dual freezing chamber system and method for water purification | |
| EA025716B1 (en) | Method for water purification by crystallization method and heat exchange reservoir (embodiments) therefor | |
| US4954151A (en) | Method and means for optimizing batch crystallization for purifying water | |
| EA017783B1 (en) | Plant for water purification | |
| RU2274607C2 (en) | Method of purification of water and the installation for its realization | |
| RU2557628C2 (en) | Apparatus for water purification | |
| EA023930B1 (en) | Device for water purification by method of recrystallisation | |
| RU84515U1 (en) | THERMOELECTRIC MODULE FOR HEATING AND / OR COOLING-FREEZING LIQUID OR SOLID PRODUCTS | |
| RU2550191C1 (en) | Water purification apparatus | |
| KR20130013475A (en) | Hexagonal water ice manufacturer | |
| RU114948U1 (en) | WATER TREATMENT UNIT | |
| RU2003104764A (en) | METHOD FOR WATER CLEANING AND INSTALLATION FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| EA024704B1 (en) | Water purification method and apparatus therefor | |
| RU83068U1 (en) | WATER TREATMENT UNIT | |
| RU2711357C1 (en) | System of water purification by recrystallisation and heat exchange device for system | |
| EA024757B1 (en) | Method for water purification and apparatus therefor | |
| EA023946B1 (en) | Device for water purification by method of recrystallisation | |
| RU191503U1 (en) | HEAT EXCHANGE DEVICE FOR WATER TREATMENT SYSTEM BY RECRYSTALLIZATION METHOD | |
| RU99477U1 (en) | WATER TREATMENT UNIT | |
| US20220073374A1 (en) | Recrystallization Water Treatment System and Heat-Exchange Devices (Embodiments) for Its Implementation | |
| RU2558889C2 (en) | Method of producing and storage of melt water | |
| EA024321B1 (en) | Apparatus for water purification by method of recrystallization | |
| RU2344092C2 (en) | Water treatment method and plant | |
| RU2601003C2 (en) | Plant for desalination and purification of water at agricultural objects |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU |