RU110084U1

RU110084U1 - PHOTOCHEMICAL REACTOR FOR WATER TREATMENT AND WATER TREATMENT SYSTEM

Info

Publication number: RU110084U1
Application number: RU2011124052/05U
Authority: RU
Inventors: Валерий Васильевич Зырянов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Фирма "Электрон" (ООО фирма "Электрон")
Priority date: 2011-06-02
Filing date: 2011-06-02
Publication date: 2011-11-10

Abstract

1. Фотохимический реактор для обработки воды, содержащий резервуар цилиндрической формы с входным и выходным отверстиями для подачи и отвода воды, отверстием для ввода кислородсодержащего газа и отверстием для отвода озонсодержащего газа, причем внутри резервуара коаксиально с ним размещена газоразрядная лампа с внутренним и внешним электродами, при этом газоразрядная лампа расположена с зазором относительно внутренней поверхности резервуара с образованием кольцевой камеры смешения и облучения, отличающийся тем, что фотохимический реактор дополнительно снабжен трехотверстным эжектором, соединенным одним отверстием с входным отверстием для подачи воды, газоразрядная лампа выполнена в виде двух коаксиально расположенных цилиндрических трубок из материала, прозрачного для ультрафиолетового излучения, запаянных с боковых сторон с образованием кольцевой полости, наполненной инертным газом, причем внутренняя цилиндрическая трубка газоразрядной лампы с одной стороны соединена с входным отверстием для ввода кислородсодержащего газа, а с другой - с выходным отверстием для отвода озонсодержащего газа, которое соединено со вторым отверстием эжектора, третье отверстие которого предназначено для соединения с трубопроводом для подачи воды, в качестве внешнего электрода газоразрядной лампы служит корпус резервуара, а внутренний электрод газоразрядной лампы установлен во внутренней цилиндрической трубке. ! 2. Фотохимический реактор для обработки воды по п.1, отличающийся тем, что внутренний электрод газоразрядной лампы выполнен в виде спирали. ! 3. Фотохимический реактор для обработки воды по п.1, отличаю� 1. Photochemical reactor for water treatment, containing a cylindrical tank with inlet and outlet openings for supplying and discharging water, an opening for introducing oxygen-containing gas and an opening for discharging ozone-containing gas, wherein a gas discharge lamp with internal and external electrodes is coaxially disposed with it, wherein the discharge lamp is located with a gap relative to the inner surface of the tank with the formation of an annular chamber for mixing and irradiation, characterized in that the photochemical The reactor is additionally equipped with a three-hole ejector connected to one inlet with an inlet for water supply, the gas discharge lamp is made in the form of two coaxially arranged cylindrical tubes made of a material transparent to ultraviolet radiation, sealed on the sides to form an annular cavity filled with an inert gas, the inner cylindrical the tube of the discharge lamp is on one side connected to an inlet for introducing oxygen-containing gas, and on the other to an outlet m for discharging ozone-containing gas, which is connected with the second orifice of the ejector, a third opening which is intended for connection to a line for supplying water, as an external electrode discharge lamp serves as the reservoir housing, and the inner electrode discharge lamp is mounted in the inner cylindrical tube. ! 2. The photochemical reactor for water treatment according to claim 1, characterized in that the internal electrode of the discharge lamp is made in the form of a spiral. ! 3. The photochemical reactor for water treatment according to claim 1, characterized

Description

Группа полезных моделей относится к области приготовления питьевой воды высокого качества, а именно, к безреагентной очистке воды от механических, органических примесей, от растворенных химических соединений и к обеззараживанию воды.A group of utility models relates to the field of preparing high-quality drinking water, namely, to reagent-free purification of water from mechanical and organic impurities, from dissolved chemical compounds, and to water disinfection.

Относительно первого объекта группы полезных моделей.Regarding the first object of the utility model group.

Известно устройство, содержащее герметичный корпус, снабженный входным и выходным отверстиями для пропускания обрабатываемой воды. В корпусе продольно расположен электроразрядный источник ультрафиолетового излучения, который представляет собой трубку из прозрачного для ультрафиолетового излучения материала. Трубка заполнена воздухом или инертным газом, например, ксеноном. Концы трубки закреплены в торцевых стенках корпуса посредством уплотнения и гаек. Концы трубки снабжены электродами, подключенными к блоку питания, который содержит выпрямитель тока, накопительный конденсатор, генератор высоковольтных импульсов и схему управления (см. патент РФ на изобретение №2031850 МПК 6 C08F 1/32, приоритет от 26.02.1993, опубликовано 27.03.1995 «Устройство для очистки и обеззараживания водных сред»).A device is known that contains a sealed enclosure equipped with inlet and outlet openings for passing treated water. An electric-discharge source of ultraviolet radiation, which is a tube made of a material transparent to ultraviolet radiation, is longitudinally located in the housing. The tube is filled with air or an inert gas, such as xenon. The ends of the tube are fixed in the end walls of the housing by means of seals and nuts. The ends of the tube are equipped with electrodes connected to a power supply unit that contains a current rectifier, a storage capacitor, a high-voltage pulse generator and a control circuit (see RF patent for the invention No. 2031850 IPC 6 C08F 1/32, priority of 02/26/1993, published 03/27/1995, "Device for cleaning and disinfecting aqueous media").

Недостатком данного устройства является недостаточно высокая эффективность обработки воды, поскольку в данном устройстве электроразрядный источник ультрафиолетового излучения не дает возможности использования всех активных факторов газоразрядной лампы, в том числе и химически активных веществ, которые необходимы для очистки воды от различных растворенных в ней примесей, из-за недостаточного воздействия на воду электрического барьерного разряда, обусловленного расположением электродов по концам трубки.The disadvantage of this device is the insufficiently high efficiency of water treatment, since in this device an electric-discharge source of ultraviolet radiation does not make it possible to use all active factors of a gas-discharge lamp, including chemically active substances, which are necessary for purifying water from various impurities dissolved in it, due to insufficient exposure to water of an electric barrier discharge due to the location of the electrodes at the ends of the tube.

Известно устройство, содержащее реактор, корпус которого выполнен с входным и выходными патрубками. Внутри реактора, корпус которого имеет цилиндрическую форму, размещена вакуумная ультрафиолетовая лампа на барьерном разряде с внутренним и внешним электродами. Ультрафиолетовая лампа на барьерном разряде выполнена в виде двух коаксиально расположенных кварцевых трубок, запаянных с образованием кольцевой полости, наполненной инертным газом, и с размещенным продольно внутри кварцевой трубки меньшего диаметра электродом (внутренним электродом). Ультрафиолетовая лампа на барьерном разряде установлена в корпусе реактора коаксиально с образованием кольцевого зазора (камеры смешения и облучения) со стороны внутренней стенки корпуса для смешения водной среды с воздухом, инертным газом или смесью инертных газов под давлением и их последующей обработки. На внешней стенке корпуса реактора размещен второй электрод (внешний электрод) в виде цилиндрической сетки. Ультрафиолетовая лампа на барьерном разряде наполнена ксеноном (см. патент РФ на изобретение №2142915 МПК 6 C08F 1/32/, приоритет от 30.06.1999, опубликовано 20.12.1999 «Способ обработки водных сред, содержащих органические примеси»).A device containing a reactor is known, the casing of which is made with inlet and outlet nozzles. Inside the reactor, the casing of which has a cylindrical shape, a vacuum ultraviolet lamp is placed on the barrier discharge with internal and external electrodes. The ultraviolet lamp on the barrier discharge is made in the form of two coaxially located quartz tubes sealed with the formation of an annular cavity filled with an inert gas and with an electrode placed longitudinally inside the quartz tube of a smaller diameter (inner electrode). An ultraviolet lamp on the barrier discharge is mounted coaxially in the reactor vessel with the formation of an annular gap (mixing and irradiation chamber) on the side of the internal wall of the vessel for mixing the aqueous medium with air, an inert gas, or a mixture of inert gases under pressure and their subsequent processing. A second electrode (external electrode) in the form of a cylindrical grid is placed on the outer wall of the reactor vessel. The ultraviolet lamp on the barrier discharge is filled with xenon (see RF patent for the invention No. 2142915 IPC 6 C08F 1/32 /, priority dated 06/30/1999, published on 12/20/1999 "Method for the treatment of aqueous media containing organic impurities").

Недостатком устройства, используемого в данном способе, является недостаточно высокая эффективность обработки воды, связанная с недостаточным использованием активных факторов ультрафиолетовой лампы, в частности, электрического разряда, благодаря которому образуются химически активные вещества, необходимые для обработки воды от различных растворенных в ней примесей, что обусловлено обработкой стоячей, а не проточной, воды, что приводит к увеличению времени для осуществления окислительных процессов в воде и снижает эффективность последующего очищения обработанной воды.The disadvantage of the device used in this method is the insufficiently high efficiency of water treatment associated with the insufficient use of active factors of an ultraviolet lamp, in particular, an electric discharge, due to which chemically active substances are formed that are necessary for treating water from various impurities dissolved in it, which is caused by the treatment of stagnant, rather than running, water, which leads to an increase in the time for the implementation of oxidative processes in water and reduces the efficiency of eduyuschego purification of treated water.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому является установка для озонирования воды, содержащая контактный резервуар (фотохимический реактор) с патрубками для подвода исходной и отвода обработанной воды, генератор озона (газоразрядная лампа), выполненный в виде трубки из диэлектрического материала с патрубком для ввода кислородсодержащего газа на одном конце, коаксиально расположенным внутри высоковольтным электродом, наружная поверхность которого образует разрядный промежуток с внутренней поверхностью трубки для прохождения кислородсодержащего газа, подвергаемого разряду, и низковольтным электродом, источник питания генератора озона, выводы которого соединены с электродами, диспергатор для ввода кислородсодержащего газа в воду. Генератор озона (газоразрядная лампа), выполненный в виде трубки из диэлектрического материала, размещен непосредственно в воде, выполняющей функцию низковольтного электрода. Диспергатор установлен на другом конце трубки. Трубка выполнена из оптически прозрачного для ультрафиолетового излучения разряда материала (см. патент РФ на полезную модель №51011 МПК 8 С01В 13/11, H01J 19/00, C02F 9/12/027, приоритет от 04.08.2005, опубликовано 27.01.2006 «Установка для озонирования воды»).The closest set of essential features to the claimed one is an installation for ozonation of water, containing a contact tank (photochemical reactor) with nozzles for supplying source and removal of treated water, an ozone generator (gas discharge lamp), made in the form of a tube of dielectric material with a nozzle for introducing oxygen-containing gas at one end coaxially located inside the high-voltage electrode, the outer surface of which forms a discharge gap with the inner surface a tube for passing oxygen-containing gas to be discharged and a low-voltage electrode, a power source for an ozone generator, the terminals of which are connected to the electrodes, a dispersant for introducing oxygen-containing gas into the water. The ozone generator (gas discharge lamp), made in the form of a tube of dielectric material, is placed directly in the water, which acts as a low-voltage electrode. The dispersant is mounted on the other end of the tube. The tube is made of a discharge optically transparent for ultraviolet radiation (see RF patent for utility model No. 51011 IPC 8 С01В 13/11, H01J 19/00, C02F 9/12/027, priority dated 08/04/2005, published on 01/27/2006 “ Installation for ozonation of water ").

Недостатком известной установки является пассивное перемешивание обрабатываемой воды с образующимся озоном, а также отсутствие воздействия на воду постоянного ультрафиолетового излучения, образуемого только при электрическом разряде, что не позволяет вырабатывать в необходимом количестве такие сильные окислители как гидроксильный радикал и атомарный кислород, что, в свою очередь, негативно влияет на эффективность обработки воды и снижает производительность процесса обработки, так как требует временных затрат на озонирование всего объема воды, находящегося в резервуаре.A disadvantage of the known installation is the passive mixing of the treated water with the generated ozone, as well as the absence of exposure to water of constant ultraviolet radiation generated only by electric discharge, which does not allow the generation of such strong oxidizing agents as hydroxyl radical and atomic oxygen, which, in turn, negatively affects the efficiency of water treatment and reduces the productivity of the treatment process, as it requires time-consuming ozonation of all volume of water in the tank.

Относительно второго объекта группы полезных моделей.Regarding the second object of the group of utility models.

Известна станция водоподготовки, содержащая поверхностный источник водоснабжения, повышающий насос, трубопровод, фильтр (устройство предварительной очистки), гидромониторную систему промывки фильтра, струйный аппарат с окном из кварцевого стекла (камера смешения и облучения), ультрафиолетовый излучатель, отражательный рефлектор, винтообразную лопасть, вертикально-трубчатую систему, озонатор, который через вентиль соединен со всасывающим патрубком (эжектором) струйного аппарата (камеры смешения и облучения), концентратомер растворенного озона в воде, задающее устройство, сравнивающее устройство, следящий привод, вентиль, резервуар-накопитель промывной воды, промывной насос, кран с поплавковым приводом, электрифицируемые задвижки, датчики положения электрифицированных задвижек, датчики давления, блок управления и напорный фильтр с разделительной удерживающей решеткой, скрещивающимися насадками и внешним патрубком с предохранительной сеткой (см. патент РФ №2260567, МПК 7 C02F 9/12, C02F 1/32, C02F 1/52, C02F 1/78, приоритет от 18.10.2004, опубликовано 20.09.2005 «Станция водоподготовки).A known water treatment station containing a surface water source, a boosting pump, a pipeline, a filter (pre-treatment device), a water-jet filter washing system, an inkjet apparatus with a quartz glass window (mixing and irradiation chamber), an ultraviolet emitter, a reflective reflector, a helical blade, vertically - a tubular system, an ozonizer, which is connected through a valve to the suction pipe (ejector) of the jet apparatus (mixing and irradiation chambers), the concentrator is dissolved ozone in water, a driver, a comparison device, a servo drive, a valve, a storage tank for washing water, a washing pump, a float-operated valve, electrified valves, position sensors for electrically operated valves, pressure sensors, a control unit and a pressure filter with a separating holding grate , intersecting nozzles and an external pipe with a safety net (see RF patent No. 2260567, IPC 7 C02F 9/12, C02F 1/32, C02F 1/52, C02F 1/78, priority dated 10/18/2004, published on 09/20/2004, published Water Treatment Station).

Конструктивно сложная станция водоподготовки не позволяет добиться высокой эффективности очистки воды, поскольку озонатор, ультрафиолетовый излучатель и струйный аппарат конструктивно разобщены, что приводит к преждевременному разложению озона во время транспортировки его от озонатора к струйному аппарату. В результате в струйном аппарате, где происходит окисление с помощью озона растворенных в воде примесей, снижается активность окислительных реакций и, как следствие, снижается эффективность очистки воды. Ультрафиолетовый излучатель обеззараживает воду, но не участвует в выработке других химически активных веществ - сильных окислителей, таких как атомарный кислород и гидроксильный радикал, которые могли бы повысить эффективность очистки воды.Structurally complex water treatment plant does not allow to achieve high efficiency of water purification, since the ozonizer, ultraviolet emitter and the jet apparatus are structurally disconnected, which leads to premature decomposition of ozone during its transportation from the ozonizer to the jet apparatus. As a result, in an inkjet apparatus where oxidation of impurities dissolved in water by means of ozone occurs, the activity of oxidative reactions decreases and, as a result, the efficiency of water purification decreases. The ultraviolet emitter disinfects water, but does not participate in the production of other chemically active substances - strong oxidizing agents, such as atomic oxygen and hydroxyl radical, which could increase the efficiency of water purification.

Таким образом, недостатком конструкции известной станции водоподготовки является выработка для очистки обрабатываемой воды только одного химически активного вещества - озона, и невозможность его оперативного использования одновременно с другими факторами очистки воды, что снижает эффективность очистки воды от растворенных в ней примесей.Thus, the design drawback of the well-known water treatment plant is the development of only one chemically active substance - ozone for the treatment of the treated water - and the impossibility of its rapid use simultaneously with other water treatment factors, which reduces the efficiency of water treatment from impurities dissolved in it.

Известна установка для обработки и очистки воды (система очистки воды), являющаяся наиболее близким аналогом, содержащая последовательно установленные рабочий модуль (фотохимический реактор), узлы разделения фаз, шлакосброса, доочистки, линию подачи обрабатываемой воды (трубопровод) и линию подачи воздуха, при этом рабочий модуль (фотохимический реактор) выполнен в виде последовательно соединенных эжекторной камеры, камеры смешения и облучения и установленной коаксиально с внешней их стороны световой камеры. В эжекторной камере размещены форсунка и кавитатор, которые установлены в ней коаксиально, при этом в стенках эжекторной камеры выполнены отверстия для поступления воздуха (кислородсодержащей смеси). В световой камере на ее внутренней стенке напротив камеры смешения и облучения установлен источник ультрафиолетового света, причем стенки световой камеры выполнены из прозрачного материала. Световая камера имеет по торцам фланцы, на одном из которых укреплены эжекторная камера и форсунка, а на втором выполнены отверстия для подачи воздуха и закреплена камера смешения и облучения обрабатываемой воды (см. патент РФ №2347758, МПК 7 C02F 1/74, C02F 1/32, C02F 1/34, приоритет от 17.05.2007, опубликовано 27.02.2009 «Установка для обработки и очистки воды»).A known installation for the treatment and purification of water (water purification system), which is the closest analogue, containing sequentially installed working module (photochemical reactor), phase separation units, slag discharge, post-treatment, the treated water supply line (pipeline) and the air supply line, while the working module (photochemical reactor) is made in the form of a series-connected ejector chamber, a mixing and irradiation chamber and installed coaxially on the outside of their light chamber. A nozzle and a cavitator are placed in the ejector chamber, which are installed coaxially in it, while holes are made in the walls of the ejector chamber for air (oxygen-containing mixture) to enter. An ultraviolet light source is installed in the light chamber on its inner wall opposite the mixing and irradiation chamber, and the walls of the light chamber are made of transparent material. The light chamber has flanges at the ends, on one of which an ejector chamber and nozzle are mounted, and on the second there are openings for air supply and a chamber for mixing and irradiating the treated water is fixed (see RF patent No. 2347758, IPC 7 C02F 1/74, C02F 1 / 32, C02F 1/34, priority dated 05/17/2007, published on 02/27/2009 "Installation for the treatment and purification of water").

Рабочий модуль (фотохимический реактор) с источником ультрафиолетового света, входящий в состав данной установки для обработки и очистки воды, из-за отсутствия электрического разряда не позволяет выработать в достаточном количестве такие химически активные вещества, как озон, атомарный кислород и гидроксильный радикал, являющиеся сильными окислителями и необходимые для полного окисления примесей в обрабатываемой воде.The working module (photochemical reactor) with a source of ultraviolet light, which is part of this installation for the treatment and purification of water, due to the absence of an electric discharge, does not allow to generate a sufficient amount of chemically active substances such as ozone, atomic oxygen and hydroxyl radical, which are strong oxidizing agents and necessary for the complete oxidation of impurities in the treated water.

Кроме того, источник ультрафиолетового света, установленный на внутренней стенке световой камеры против камеры смешения и облучения, не позволяет достичь равномерного светового воздействия на весь объем обрабатываемой воды.In addition, the ultraviolet light source mounted on the inner wall of the light chamber against the mixing and irradiation chamber does not allow achieving uniform light exposure over the entire volume of the treated water.

Все перечисленные факторы снижают эффективность обработки воды, протекающей через камеру смешения и облучения.All of these factors reduce the efficiency of processing water flowing through the mixing and irradiation chamber.

Помимо этого, в данном устройстве использован кавитатор для разрушения бактерий и вирусов и деструкции крупных молекул органики и нефтепродуктов, что усложняет известную установку.In addition, this device uses a cavitator to destroy bacteria and viruses and the destruction of large molecules of organics and petroleum products, which complicates the known installation.

Технический результат заявляемой группы полезных моделей заключается в повышении эффективности обработки воды за счет совместного и одновременного воздействия на воду ультрафиолетового излучения, высоковольтного разряда и химически активных окислителей и их непрерывного генерирования, а также в упрощении системы очистки воды в целом при сохранении качества безреагентной очистки воды.The technical result of the claimed group of utility models is to increase the efficiency of water treatment due to the combined and simultaneous exposure of water to ultraviolet radiation, high-voltage discharge and chemically active oxidizing agents and their continuous generation, as well as to simplify the water treatment system as a whole while maintaining the quality of non-reagent water treatment.

Согласно первой полезной модели группы, заявляемый технический результат достигается тем, что в заявляемом фотохимическом реакторе для обработки воды, содержащем резервуар цилиндрической формы с входным и выходным отверстиями для подачи и отвода воды, отверстием для ввода кислородсодержащего газа и отверстием для отвода озонсодержащего газа, причем внутри резервуара коаксиально с ним размещена газоразрядная лампа с внутренним и внешним электродами, при этом газоразрядная лампа расположена с зазором относительно внутренней поверхности резервуара с образованием кольцевой камеры смешения и облучения, согласно полезной модели, фотохимический реактор дополнительно снабжен трехотверстным эжектором, соединенным одним отверстием с входным отверстием для подачи воды, газоразрядная лампа выполнена в виде двух коаксиально расположенных цилиндрических трубок из материала, прозрачного для ультрафиолетового излучения, запаянных с боковых сторон с образованием кольцевой полости, наполненной инертным газом, причем внутренняя цилиндрическая трубка газоразрядной лампы с одной стороны соединена с входным отверстием для ввода кислородсодержащего газа, а с другой - с выходным отверстием для отвода озонсодержащего газа, которое соединено со вторым отверстием эжектора, третье отверстие которого предназначено для соединения с трубопроводом для подачи подлежащей обработке воды, в качестве внешнего электрода газоразрядной лампы служит корпус резервуара, а внутренний электрод газоразрядной лампы установлен во внутренней цилиндрической трубке.According to the first utility model of the group, the claimed technical result is achieved in that in the inventive photochemical reactor for water treatment, containing a cylindrical tank with inlet and outlet openings for supplying and discharging water, an opening for introducing oxygen-containing gas and an opening for discharging ozone-containing gas, and inside a gas discharge lamp with internal and external electrodes is coaxially placed with the tank, while the gas discharge lamp is located with a gap relative to the inner surface tank with the formation of an annular chamber of mixing and irradiation, according to a utility model, the photochemical reactor is additionally equipped with a three-hole ejector connected to one hole with an inlet for water supply, the gas discharge lamp is made in the form of two coaxial cylindrical tubes made of a material transparent to ultraviolet radiation, sealed on the sides with the formation of an annular cavity filled with inert gas, and the inner cylindrical tube of a discharge lamp with about the other side is connected to the inlet for introducing oxygen-containing gas, and on the other hand, to the outlet for discharging ozone-containing gas, which is connected to the second hole of the ejector, the third hole of which is designed to connect to the pipeline for supplying the water to be treated, as an external electrode of the discharge lamp serves as the tank body, and the internal electrode of the discharge lamp is installed in the inner cylindrical tube.

Внутренний электрод газоразрядной лампы выполнен в виде спирали, цилиндрические трубки газоразрядной лампы выполнены из синтетического кварцевого стекла, а в качестве инертного газа, которым наполнена кольцевая полость, образованная двумя запаянными с боковых сторон коаксиально расположенными цилиндрическими трубками, использован ксенон.The internal electrode of the discharge lamp is made in the form of a spiral, the cylindrical tubes of the discharge lamp are made of synthetic quartz glass, and xenon is used as an inert gas that fills the annular cavity formed by two coaxially arranged cylindrical tubes sealed on the sides.

Выполнение газоразрядной лампы в виде двух коаксиально расположенных цилиндрических трубок из материала, прозрачного для ультрафиолетового излучения, запаянных с боковых сторон с образованием кольцевой полости, наполненной инертным газом, при том, что внутренний электрод газоразрядной лампы установлен во внутренней цилиндрической трубке, а в качестве внешнего электрода газоразрядной лампы служит корпус резервуара, при этом внутренняя цилиндрическая трубка газоразрядной лампы с одной стороны соединена с входным отверстием для подачи кислородсодержащего газа, а с другой - с выходным отверстием для отвода озонсодержащего газа, соединенным с эжектором, где в качестве внешнего электрода газоразрядной лампы служит корпус резервуара, а внутренний электрод газоразрядной лампы установлен во внутренней цилиндрической трубке, позволяет не только получить такие сильные окислители, как озон, атомарный кислород и гидроксильный радикал, но и обеспечить их непрерывное генерирование, а также осуществить одновременное воздействие на воду ультрафиолетового излучения, химически активных окислителей и высоковольтного разряда, что повышает эффективность обработки воды, которое заключается в ее обеззараживании и связывании примесей в нерастворимую форму.The implementation of the discharge lamp in the form of two coaxial cylindrical tubes made of a material that is transparent to ultraviolet radiation, sealed on the sides with the formation of an annular cavity filled with inert gas, while the internal electrode of the discharge lamp is installed in the inner cylindrical tube, and as an external electrode the gas discharge lamp serves as the tank body, while the inner cylindrical tube of the gas discharge lamp is connected to the inlet for the hearth on one side and oxygen-containing gas, and on the other hand, with an ozone-containing gas exhaust outlet connected to an ejector, where the tank body serves as the external electrode of the gas discharge lamp, and the internal electrode of the gas discharge lamp is installed in the inner cylindrical tube, it allows not only to obtain such strong oxidizing agents, like ozone, atomic oxygen and a hydroxyl radical, but also ensure their continuous generation, as well as carry out simultaneous exposure to water by ultraviolet radiation, chemically active oxidizing agents and high-voltage discharge, which increases the efficiency of water treatment, which consists in its disinfection and binding of impurities into an insoluble form.

Выполнение фотохимического реактора с трехотверстным эжектором и соединение одного отверстия эжектора с входным отверстием для подачи воды, второго отверстия эжектора - с выходным отверстием для отвода озонсодержащего газа, создает необходимые условия, при которых озонсодержащий газ, полученный в газоразрядной лампе под воздействием электрического разряда, с помощью эжектора попадает в поток обрабатываемой воды и через входное отверстие для подачи воды, расположенное на корпусе резервуара, поступает вместе с обрабатываемой водой в камеру смешения и облучения, что обеспечивает более полное и длительное воздействие озона на воду. При этом под действием постоянного электрического разряда на кислородсодержащий газ, поступающий из входного отверстия во внутреннюю цилиндрическую трубку газоразрядной лампы, и на обрабатываемую воду, поступающую в кольцевую камеру смешения и облучения, происходит непрерывное образование и воздействие на воду озона, атомарного кислорода и гидроксильного радикала. Одновременно на весь поток озонированной воды воздействует ультрафиолетовое излучение, образуемое за счет свечения инертного газа, возникающего под действием электрического тока, проходящего между внешним и внутренним электродами газоразрядной лампы. Поскольку внешним электродом газоразрядной лампы служит корпус резервуара, а внутренний электрод газоразрядной лампы установлен во внутренней цилиндрической трубке, возникает возможность воздействия на воду также и электрическим разрядом, что также способствует повышению эффективности обработки воды.The implementation of a photochemical reactor with a three-hole ejector and the connection of one hole of the ejector with an inlet for water supply, the second hole of the ejector with an outlet for the removal of ozone-containing gas creates the necessary conditions under which the ozone-containing gas produced in a gas discharge lamp under the influence of an electric discharge, using the ejector enters the stream of treated water and through the inlet for water supply located on the tank body, enters with the treated water in amer mixing and irradiation, which provides a more complete and lasting effect of ozone on water. In this case, under the influence of a constant electric discharge on an oxygen-containing gas entering from the inlet into the inner cylindrical tube of the gas discharge lamp, and on the treated water entering the annular chamber of mixing and irradiation, continuous generation and exposure of water to ozone, atomic oxygen and a hydroxyl radical occurs. At the same time, the entire flow of ozonized water is affected by ultraviolet radiation, which is formed due to the glow of an inert gas arising under the action of an electric current passing between the external and internal electrodes of the discharge lamp. Since the tank body serves as the external electrode of the discharge lamp, and the internal electrode of the discharge lamp is installed in the inner cylindrical tube, there is the possibility of exposure to water by an electric discharge as well, which also improves the efficiency of water treatment.

Согласно второй полезной модели группы, заявляемый технический результат достигается тем, что в заявляемой системе очистки воды, включающей последовательно установленные трубопровод для подачи подлежащей обработке воды, фотохимический реактор для обработки воды с эжектором, узел разделения фаз и трубопровод для отвода очищенной воды, при этом фотохимический реактор для обработки воды соединен с трубопроводом для подачи кислородсодержащего газа, согласно полезной модели, узел разделения фаз состоит из последовательно установленных камеры коагуляции и хлопьеобразования и фильтра тонкой очистки, а фотохимический реактор для обработки воды выполнен по п.1 и соединен с одной стороны через эжектор с трубопроводом для подачи подлежащей обработке воды, а с другой стороны - с камерой коагуляции и хлопьеобразования.According to the second utility model of the group, the claimed technical result is achieved by the fact that in the inventive water purification system, which includes sequentially installed piping for supplying the water to be treated, a photochemical reactor for treating water with an ejector, a phase separation unit and a pipeline for removing purified water, while the photochemical the water treatment reactor is connected to the pipeline for supplying oxygen-containing gas, according to a utility model, the phase separation unit consists of sequentially installed amers coagulation and flocculation and fine filter and a photochemical reactor for water treatment of claim 1 configured and connected to one side of the ejector through a conduit for supplying water to be treated, and on the other side - with a camera coagulation and flocculation.

Благодаря использованию в заявляемой системе очистки воды заявляемого фотохимического реактора для обработки воды, соединенного с трубопроводом для подачи кислородсодержащего газа, узла разделения фаз, состоящего из последовательно установленных камеры коагуляции и хлопьеобразования, а также фильтра тонкой очистки, где фотохимический реактор для обработки воды выполнен по п.1 и соединен с одной стороны через эжектор с трубопроводом для подачи подлежащей обработке воды, а с другой стороны - с камерой коагуляции и хлопьеобразования, достигается ускоренное окисление растворенных в воде примесей за счет непрерывного генерирования необходимых для этого химически активных веществ-окислителей и их воздействия на воду одновременно с ультрафиолетовым излучением и электрическим разрядом, что позволяет обеспечить глубокую очистку воды от примесей без использования таких дополнительных узлов системы как кавитатор или узел доочистки, что упрощает систему очистки воды в целом при сохранении высокого качества безреагентной очистки воды до уровня питьевой.Due to the use in the inventive water purification system of the inventive photochemical reactor for water treatment, connected to the pipeline for supplying oxygen-containing gas, a phase separation unit consisting of a coagulation and flocculation chamber sequentially installed, as well as a fine filter, where the photochemical water treatment reactor is made according to .1 and is connected on the one hand through an ejector with a pipeline for supplying water to be treated, and on the other hand, with a coagulation and flocculation chamber, to accelerated oxidation of impurities dissolved in water is accelerated due to the continuous generation of chemically active oxidizing agents necessary for this and their effect on water simultaneously with ultraviolet radiation and electric discharge, which allows for deep purification of water from impurities without the use of additional system units such as cavitator or unit tertiary treatment, which simplifies the water treatment system as a whole while maintaining high quality non-reagent water treatment to the level of drinking.

Заявляемая группа полезных моделей, состоящая из фотохимического реактора для обработки воды (первая полезная модель) и системы очистки воды (вторая полезная модель), относится к объектам одного вида, одинакового назначения и направлена на повышение эффективности очистки воды за счет совместного и одновременного воздействия на воду ультрафиолетового излучения, высоковольтного разряда и химически активных окислителей и их непрерывного генерирования, а также в упрощении системы очистки воды в целом при сохранении качества безреагентной очистки воды.The inventive group of utility models, consisting of a photochemical reactor for water treatment (first utility model) and a water treatment system (second utility model), refers to objects of the same type, of the same purpose, and is aimed at improving the efficiency of water treatment due to the combined and simultaneous impact on water ultraviolet radiation, high-voltage discharge and chemically active oxidizing agents and their continuous generation, as well as to simplify the water purification system as a whole while maintaining quality th water purification.

Заявляемая группа полезных моделей связана между собой как целое (система очистки воды) и его часть (фотохимический реактор для обработки воды) настолько, что образует единый творческий замысел, при этом одна из полезных моделей (фотохимический реактор для обработки воды) предназначена для использования в другой полезной модели - в системе очистки воды.The claimed group of utility models is interconnected as a whole (water purification system) and its part (photochemical reactor for water treatment) so that it forms a single creative concept, while one of the utility models (photochemical reactor for water treatment) is intended for use in another utility model - in a water treatment system.

Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемой группы полезных моделей, не выявлено, что позволяет сделать вывод о ее соответствии условию патентоспособности «новизна».Technical solutions that coincide with the totality of the essential features of the claimed group of utility models have not been identified, which allows us to conclude that it meets the condition of patentability “novelty”.

Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждают пример конкретного выполнения фотохимического реактора для обработки воды и пример конкретного выполнения системы для очистки воды, в которой использован указанный фотохимический реактор для обработки воды.The patentability condition “industrial applicability” is confirmed by an example of a specific embodiment of a photochemical reactor for water treatment and an example of a specific embodiment of a system for water treatment in which said photochemical reactor for water treatment is used.

Заявляемая группа полезных моделей поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично представлена заявляемая система для очистки воды; а на фиг.2 - фотохимический реактор для обработки воды.The inventive group of utility models is illustrated by drawings, where in Fig.1 schematically shows the inventive system for water purification; and figure 2 - photochemical reactor for water treatment.

Система для очистки воды (см. фиг.1) содержит последовательно установленные трубопровод для подачи подлежащей обработке воды 1, фотохимический реактор для обработки воды 2, узел разделения фаз, состоящий из последовательно установленных камеры коагуляции и хлопьеобразования 3 и фильтра тонкой очистки 4, трубопровод для отвода очищенной воды 5, при этом фотохимический реактор для обработки воды соединен с трубопроводом для подачи кислородсодержащего газа 6.The water treatment system (see Fig. 1) contains a consecutively installed pipeline for supplying the water to be treated 1, a photochemical reactor for water treatment 2, a phase separation unit consisting of a coagulation and flocculation chamber 3 and a fine filter 4, installed in series, a pipeline for the removal of purified water 5, while the photochemical reactor for water treatment is connected to the pipeline for supplying oxygen-containing gas 6.

Фотохимический реактор для обработки воды 2 (см. фиг.2) содержит резервуар цилиндрической формы 7 с входным отверстием для подачи воды 8, смешанной с озонсодержащим газом, выходным отверстием для отвода воды 9, отверстием для ввода кислородсодержащего газа 10 и отверстием для отвода озонсодержащего газа 11. Фотохимический реактор для обработки воды 2 снабжен трехотверстным эжектором 12, соединенным одним отверстием 13 с входным отверстием для подачи воды 8 резервуара цилиндрической формы 7 с помощью трубы 14. Внутри резервуара цилиндрической формы 7 коаксиально с ним размещена газоразрядная лампа 15, которая расположена с зазором относительно внутренней поверхности резервуара цилиндрической формы 7 с образованием кольцевой камеры смешения и облучения 16.The photochemical water treatment reactor 2 (see FIG. 2) comprises a cylindrical tank 7 with an inlet for supplying water 8 mixed with ozone-containing gas, an outlet for discharging water 9, an opening for introducing oxygen-containing gas 10 and an opening for discharging ozone-containing gas 11. The photochemical water treatment reactor 2 is equipped with a three-hole ejector 12 connected by a single hole 13 to the inlet for water supply 8 of the cylindrical tank 7 by means of a pipe 14. Inside the cylindrical tank s 7, coaxially with it is placed the gas discharge lamp 15, which is arranged with clearance relative to the inner surface of the container 7 of cylindrical shape to form an annular mixing chamber 16 and irradiation.

Газоразрядная лампа 15 выполнена в виде двух коаксиально расположенных цилиндрических трубок: внешней 17 и внутренней 18, выполненных из материала, прозрачного для ультрафиолетового излучения и запаянных с боковых сторон с образованием кольцевой полости 19, наполненной инертным газом ксеноном. Внешняя цилиндрическая трубка 17 и внутренняя цилиндрическая трубка 18 газоразрядной лампы 15 выполнены из синтетического кварцевого стекла.The gas discharge lamp 15 is made in the form of two coaxial cylindrical tubes: external 17 and internal 18, made of a material transparent to ultraviolet radiation and sealed on the sides to form an annular cavity 19 filled with inert gas xenon. The outer cylindrical tube 17 and the inner cylindrical tube 18 of the discharge lamp 15 are made of synthetic quartz glass.

Во внутренней цилиндрической трубке 18 газоразрядной лампы 15 установлен внутренний электрод 20 газоразрядной лампы 15, выполненный в виде спирали. В качестве внешнего электрода газоразрядной лампы 15 служит корпус резерву ара 7. При этом напряжение к внешней цилиндрической трубке 17 передается через обрабатываемую воду, заполняющую кольцевую камеру смешения и облучения 16. Электрическое напряжение подается на электроды по проводам 21.In the inner cylindrical tube 18 of the discharge lamp 15, an internal electrode 20 of the discharge lamp 15 is arranged in the form of a spiral. The reservoir body 7 serves as the external electrode of the discharge lamp 15. In this case, the voltage to the external cylindrical tube 17 is transmitted through the treated water filling the annular mixing and irradiation chamber 16. The electric voltage is supplied to the electrodes via wires 21.

Внутренняя цилиндрическая трубка 18 газоразрядной лампы 15 с одной стороны через полость 22 соединена с входным отверстием для ввода кислородсодержащего газа 10, а с другой - через полость 23 - с выходным отверстием для отвода озонсодержащего газа 11, которое с помощью трубы 24 соединено со вторым отверстием 25 эжектора 12. При этом отверстие для ввода кислородсодержащего газа 10 соединено с трубопроводом для подачи кислородсодержащего газа 6.The inner cylindrical tube 18 of the discharge lamp 15 is connected on one side to the inlet for introducing oxygen-containing gas 10 through the cavity 22 and, on the other hand, through the cavity 23 to the outlet for discharging ozone-containing gas 11, which is connected via the pipe 24 to the second opening 25 the ejector 12. In this case, the hole for introducing oxygen-containing gas 10 is connected to the pipeline for supplying oxygen-containing gas 6.

Фотохимический реактор для обработки воды 2 с одной стороны через третье отверстие 26 эжектора 12 с помощью патрубка 27 соединен с трубопроводом для подачи подлежащей обработке воды 1.A photochemical reactor for treating water 2 on one side through a third hole 26 of the ejector 12 is connected via a pipe 27 to a pipe for supplying the water 1 to be treated.

С другой стороны фотохимический реактор для обработки воды 2 через выходное отверстие для отвода воды 9 с помощью патрубка 28 соединен с камерой коагуляции и хлопьеобразования 3 (на фиг.2 не показана, см. фиг.1).On the other hand, a photochemical reactor for treating water 2 through an outlet for discharging water 9 via a pipe 28 is connected to a coagulation and flocculation chamber 3 (not shown in FIG. 2, see FIG. 1).

Система для очистки воды работает следующим образом.System for water purification works as follows.

Предварительно очищенная от крупных твердых включений подлежащая обработке вода поступает по трубопроводу 1 в эжектор 12, где происходит ее смешение с озоном, вырабатываемым из кислородсодержащего газа, поступающего по трубопроводу 6. Затем поток воды, смешанный с озоном, по трубе 14 через отверстие для подачи воды 8 поступает в резервуар цилиндрической формы 7, в котором происходит окисление растворенных в воде примесей, то есть перевод их в нерастворимое состояние, и облучение ультрафиолетовым излучением, с помощью которого одновременно осуществляется обеззараживание воды.The water to be treated which is preliminarily purified from large solid inclusions is fed through pipeline 1 to the ejector 12, where it is mixed with ozone produced from oxygen-containing gas supplied via pipeline 6. Then, the water stream mixed with ozone through pipe 14 through the water supply opening 8 enters the tank of cylindrical form 7, in which the impurities dissolved in water are oxidized, that is, they are transferred to an insoluble state and irradiated with ultraviolet radiation, with the help of which there is a disinfection of water.

Затем вода поступает в камеру коагуляции и хлопьеобразования 3, где осуществляется укрупнение (коагулирование) окисленных примесей и превращение их в хлопья, которые задерживаются на фильтре тонкой очистки 4. После фильтра тонкой очистки 4 очищенная вода по трубопроводу для отвода очищенной воды 5 поступает потребителю.Then the water enters the coagulation and flocculation chamber 3, where oxidized impurities are enlarged (coagulated) and converted to flakes, which are retained on the fine filter 4. After the fine filter 4, the purified water is delivered to the consumer through a pipeline for draining purified water 5.

В фотохимическом реакторе для обработки воды 2 воду обрабатывают следующим образом.In a photochemical water treatment reactor 2, water is treated as follows.

Подлежащая обработке вода, смешанная с озоном в эжекторе 12, подается в резервуар цилиндрической формы 7 через входное отверстие для подачи воды 8.The water to be treated, mixed with ozone in the ejector 12, is supplied to the cylindrical tank 7 through an inlet for supplying water 8.

К внешнему электроду 7 и внутреннему электроду 20 по проводам 21 подают напряжение, и в ксеноновой газоразрядной лампе 15 возникает электрический разряд, под действием которого в кольцевой полости 19, наполненной инертным газом ксеноном, возникает ультрафиолетовое излучение, которое равномерно распределяется во всем объеме обрабатываемой воды.A voltage is applied to the external electrode 7 and the internal electrode 20, and an electric discharge occurs in the xenon gas discharge lamp 15, which causes ultraviolet radiation to be generated in the annular cavity 19 filled with inert gas xenon, which is evenly distributed throughout the treated water.

Через отверстие для ввода кислородсодержащего газа 10 из трубопровода для подачи кислородсодержащего газа 6 во внутреннюю цилиндрическую трубку 18 газоразрядной лампы 15 подается кислородсодержащий газ. Под воздействием электрического разряда во внутренней цилиндрической трубке 18 газоразрядной лампы 15 вырабатывается озон, который через полость 23 и отверстие для отвода озонсодержащего газа 11 по трубе 24 поступает в эжектор 12 через его второе отверстие 25.Through the hole for introducing oxygen-containing gas 10 from the pipeline for supplying oxygen-containing gas 6 into the inner cylindrical tube 18 of the discharge lamp 15 is supplied oxygen-containing gas. Under the influence of an electric discharge, ozone is generated in the inner cylindrical tube 18 of the gas discharge lamp 15, which through the cavity 23 and the hole for removing ozone-containing gas 11 through the pipe 24 enters the ejector 12 through its second hole 25.

В эжекторе 12 происходит смешение озона с водой, которая из трубопровода для подачи воды 1 поступает в эжектор 12 через его третье отверстие 26, после чего вода, смешанная с озоном, через первое отверстие 13 эжектора 12 по трубе 14 поступает во входное отверстие для подачи воды 8 резервуара цилиндрической формы 7 и далее - в кольцевую камеру смешения и облучения 16. Обработанная вода отводится из фотохимического реактора 2 через выходное отверстие для отвода воды 9 и с помощью патрубка 28 подается на последующую очистку в камеру коагуляции и хлопьеобразования 3 и фильтр тонкой очистки 4.In the ejector 12, ozone is mixed with water, which from the water supply pipe 1 enters the ejector 12 through its third hole 26, after which the water mixed with ozone, through the first hole 13 of the ejector 12 through the pipe 14, enters the water inlet 8 of a cylindrical tank 7 and then into the annular mixing and irradiation chamber 16. The treated water is discharged from the photochemical reactor 2 through the outlet for water 9 and is fed through a pipe 28 for subsequent cleaning to the coagulation chamber and flocculator mations 3 and 4 fine filter.

В кольцевой камере смешения и облучения 16 в обрабатываемой воде протекают окислительные реакции, в которых участвуют озон и другие химически активные вещества и радикалы, образующиеся в воде под действием электрического разряда и ультрафиолетового излучения, например, такие, как атомарный кислород и гидроксильные радикалы. За счет того, что в камере смешения и облучения 16 осуществляется непрерывное генерирование химически активных веществ и гидроксильных радикалов, которые воздействуют на воду одновременно с ультрафиолетовым излучением и электрическим разрядом, происходит интенсификация процессов окисления, как минеральных, так и органических примесей, содержащихся в воде.In the ring chamber of mixing and irradiation 16 in the treated water, oxidative reactions take place, in which ozone and other chemically active substances and radicals are formed, which are formed in the water under the influence of electric discharge and ultraviolet radiation, for example, such as atomic oxygen and hydroxyl radicals. Due to the fact that in the mixing and irradiation chamber 16 there is a continuous generation of chemically active substances and hydroxyl radicals that act on water simultaneously with ultraviolet radiation and electric discharge, the oxidation processes of both mineral and organic impurities contained in water are intensified.

Кроме того, в фотохимическом реакторе 2 под воздействием ультрафиолетового излучения и озона происходит обеззараживание воды. Таким образом, в фотохимическом реакторе 2 создаются благоприятные условия для фотоокислительных процессов, что позволяет наиболее полно осуществить окисление, как минеральных, так и органических растворенных в воде примесей, а также произвести обеззараживание воды, что в итоге позволяет повысить эффективность очистки воды с использованием заявляемых фотохимического реактора для обработки воды и системы очистки воды.In addition, in the photochemical reactor 2 under the influence of ultraviolet radiation and ozone, water is disinfected. Thus, in photochemical reactor 2, favorable conditions are created for photooxidation processes, which allows the most complete oxidation of both mineral and organic impurities dissolved in water, as well as disinfection of water, which ultimately improves the efficiency of water purification using the claimed photochemical water treatment reactor and water treatment system.

Claims

1. Photochemical reactor for water treatment, containing a cylindrical tank with inlet and outlet openings for supplying and discharging water, an opening for introducing oxygen-containing gas and an opening for discharging ozone-containing gas, wherein a gas discharge lamp with internal and external electrodes is coaxially disposed with it, wherein the discharge lamp is located with a gap relative to the inner surface of the tank with the formation of an annular chamber for mixing and irradiation, characterized in that the photochemical The reactor is additionally equipped with a three-hole ejector connected to one inlet with an inlet for water supply, the gas discharge lamp is made in the form of two coaxially arranged cylindrical tubes made of a material transparent to ultraviolet radiation, sealed on the sides to form an annular cavity filled with an inert gas, the inner cylindrical the tube of the discharge lamp is on one side connected to an inlet for introducing oxygen-containing gas, and on the other to an outlet m for discharging ozone-containing gas, which is connected with the second orifice of the ejector, a third opening which is intended for connection to a line for supplying water, as an external electrode discharge lamp serves as the reservoir housing, and the inner electrode discharge lamp is mounted in the inner cylindrical tube.

2. The photochemical reactor for water treatment according to claim 1, characterized in that the internal electrode of the discharge lamp is made in the form of a spiral.

3. The photochemical water treatment reactor according to claim 1, characterized in that the cylindrical tubes of the discharge lamp are made of synthetic quartz glass, and xenon is used as the inert gas with which the annular cavity is filled.

4. A water purification system, including a series-installed pipeline for supplying water, a photochemical reactor for treating water with an ejector, a phase separation unit and a pipeline for discharging purified water, wherein the photochemical reactor for treating water is connected to a pipeline for supplying oxygen-containing gas, characterized in that the phase separation unit consists of sequentially installed coagulation and flocculation chambers and a fine filter, and the photochemical water treatment reactor is made according to claim 1 and n on the one hand through an ejector with a pipeline for supplying water, and on the other hand, with a coagulation and flocculation chamber.