RU130601U1

RU130601U1 - ULTRASONIC CAVITATION REACTOR FOR WATER TREATMENT AND DISINFECTION

Info

Publication number: RU130601U1
Application number: RU2013108366/05U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Анатольевич Кремнев; Юрий Александрович Кожевников; Владимир Викторович Малышев; Александр Григорьевич Чижиков; Екатерина Владимировна Сербина; Татьяна Владимировна Орлова; Валерия Ивановна Пашкина; Евгений Николаевич Козырев; Марина Юрьевна Росс; Ольга Николаевна Козырева; Надежда Николаевна Терентьева; Владимир Григорьевич Чирков
Priority date: 2013-02-26
Filing date: 2013-02-26
Publication date: 2013-07-27

Abstract

Ультразвуковой кавитационный реактор для обработки и обеззараживания воды, содержит корпус реактора, ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь, волновод преобразователя, входной и выходной штуцеры для подачи и выхода воды, отличающийся тем, что содержит камеру турбулизатора со съемной крышкой для первичной обработки и обеззараживания воды путем создания низкочастотного кавитационного поля за счет гидродинамического эффекта турбулизации потока обрабатываемой воды, а на поверхности волновода ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя, закрытого защитным кожухом, выполнены цилиндрические проточки (от 5 до 10 проточек), образующие высокочастотное кавитационное поле вторичной обработки и обеззараживания воды.An ultrasonic cavitation reactor for water treatment and disinfection, contains a reactor vessel, an ultrasonic piezoelectric transducer, a transducer waveguide, inlet and outlet fittings for supplying and exiting water, characterized in that it contains a turbulator chamber with a removable cover for primary processing and disinfection of water by creating a low-frequency cavitation fields due to the hydrodynamic effect of turbulization of the flow of treated water, and on the surface of the waveguide an ultrasonic piezoelectric Skog transducer closed protective casing made cylindrical bore (5 to 10 grooves) forming the high-frequency field, cavitation and secondary treatment of water disinfection.

Description

Полезная модель относится к области обработки воды с целью ее обеззараживания и уменьшения содержания в ней вредных веществ.The utility model relates to the field of water treatment with the aim of disinfecting it and reducing the content of harmful substances in it.

Обработка и обеззараживание воды становится все более актуальным в условиях повышения устойчивости бактерий и вирусов к ультрафиолетовому воздействию, т.к. простое повышение уровня интенсивности ультрафиолетового излучения не приводит к достижению требуемых уровней инактивации. Требуется введение дополнительных эффективных энергетических факторов, которые при относительно небольшой их себестоимости приводили бы к необходимым результатам. Одним из таких факторов и является применение ультразвука, под действием которого происходит предварительное разрушение конгломератов микроорганизмовThe treatment and disinfection of water is becoming increasingly important in conditions of increasing the resistance of bacteria and viruses to ultraviolet radiation, because a simple increase in the intensity of ultraviolet radiation does not lead to the achievement of the required levels of inactivation. It is necessary to introduce additional effective energy factors, which, at a relatively low cost, would lead to the necessary results. One of such factors is the use of ultrasound, under the influence of which there is a preliminary destruction of conglomerates of microorganisms

Известен аппарат для обработки воды, в котором успешно применяет ультразвуковые колебания для интенсификации процесса обеззараживания питьевой воды и сточных вод с помощью ультрафиолета (УФ), содержащий магнитострикционные излучатели ультразвука, размещенные на корпусе реактора и несколько ультрафиолетовых ламп, размещенных внутри корпуса реактора ().A known apparatus for water treatment, which successfully uses ultrasonic vibrations to intensify the disinfection of drinking water and wastewater using ultraviolet (UV), contains magnetostrictive ultrasound emitters placed on the reactor vessel and several ultraviolet lamps located inside the reactor vessel ().

Недостатком известного устройства является ограничения связанные с интенсивностью воздействия и длительностью экспозиции обработки в ультразвуковом поле, так как разнесенные магнитострикционные излучатели не могут образовать сплошного кавитационного эффекта во всем теле реактора. Известная конструкция аппарата для обработки воды не обеспечивает эффективной обработки и обеззараживания воды ультразвуковым воздействием.A disadvantage of the known device is the limitations associated with the intensity of exposure and the exposure duration of the treatment in an ultrasonic field, since the spaced magnetostrictive emitters cannot form a continuous cavitation effect in the entire reactor body. The known design of the apparatus for water treatment does not provide effective treatment and disinfection of water by ultrasonic treatment.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство для обработки и обеззараживания воды Лазурь M 1K, содержащее ультрафиолетовую лампу и магнитострикционный ультразвуковой преобразователь и ультрафиолетовую лампу (http://www. ).The closest in technical essence to the proposed utility model is a device for the treatment and disinfection of water Lazur M 1K, containing an ultraviolet lamp and a magnetostrictive ultrasonic transducer and an ultraviolet lamp (http: // www.).

Недостатками известного устройства является высокое энергопотребление и низкий КПД ультразвукового преобразователя.The disadvantages of the known device is the high power consumption and low efficiency of the ultrasonic transducer.

Задачей полезной модели является создание энергосберегающего ультразвукового кавитационного реактора для обработки и обеззараживания воды с использованием ультразвука путем увеличения интенсивности гидродинамических и акустических воздействий, разрушающих конгломераты микроорганизмов перед обработкой ультрафиолетовым излучением.The objective of the utility model is to create an energy-saving ultrasonic cavitation reactor for the treatment and disinfection of water using ultrasound by increasing the intensity of hydrodynamic and acoustic effects that destroy the conglomerates of microorganisms before processing with ultraviolet radiation.

В результате использования предлагаемого ультразвукового кавитационного реактора для обработки и обеззараживания воды появляется возможность при относительно небольшой себестоимости реактора, содержащего пьезокерамический излучатель ультразвука, под действием которого происходит эффективное разрушение конгломератов микроорганизмов. Цилиндрические проточки, размещенные на поверхности волновода ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя образуют торроидальные мембраны, которые создают акустическое поле, направленное перпендикулярно продольным колебаниям самого преобразователя. Сложение этих полей позволяют значительно усилить эффективность обработки и обеззараживания воды.As a result of using the proposed ultrasonic cavitation reactor for treating and disinfecting water, it becomes possible at a relatively low cost of a reactor containing a piezoceramic ultrasound emitter, under the influence of which there is an effective destruction of conglomerates of microorganisms. Cylindrical grooves located on the surface of the waveguide of the ultrasonic piezoelectric transducer form toroidal membranes that create an acoustic field directed perpendicular to the longitudinal vibrations of the transducer itself. The addition of these fields can significantly enhance the efficiency of the treatment and disinfection of water.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что предлагаемый ультразвуковой кавитационный реактор для обработки и обеззараживания воды, содержит корпус реактора, ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь, волновод преобразователя, входной и выходной штуцеры для подачи и выхода воды, содержит камеру турбулизатора со съемной крышкой для первичной обработки и обеззараживания воды путем создания низкочастотного кавитационного поля за счет гидродинамического эффекта турбулизации потока обрабатываемой воды, а на поверхности волновода ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя, закрытого защитным кожухом выполнены цилиндрические проточки от 5 до 10 проточек, образующие высокочастотное кавитацинное поле вторичной обработки и обеззараживания воды.The above technical result is achieved in that the proposed ultrasonic cavitation reactor for processing and disinfecting water, contains a reactor vessel, an ultrasonic piezoelectric transducer, a transducer waveguide, inlet and outlet fittings for supplying and exiting water, and contains a turbulator chamber with a removable cover for primary treatment and disinfection of water by creating a low-frequency cavitation field due to the hydrodynamic effect of turbulization of the flow of treated water, and The surface of the waveguide of the ultrasonic piezoelectric transducer, closed by a protective casing, has cylindrical grooves of 5 to 10 grooves forming a high-frequency cavitacinous field for secondary processing and disinfection of water.

Размер цилиндрических проточек и их количество, размещенных на поверхности волновода ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя выбираются эмпирически с учетом прочностных характеристик материала волновода ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя.The size of the cylindrical grooves and their number placed on the surface of the waveguide of the ultrasonic piezoelectric transducer are selected empirically taking into account the strength characteristics of the material of the waveguide of the ultrasonic piezoelectric transducer.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена общая схема предлагаемого ультразвукового кавитационного реактора для обработки и обеззараживания воды.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, which shows the General scheme of the proposed ultrasonic cavitation reactor for the treatment and disinfection of water.

Ультразвуковой кавитационный реактор для обработки и обеззараживания воды содержит корпус реактора 1, камеру турбулизатора 2, ультразвуковой пьезоэлектрический (УЗ) преобразователь 3, торец волновода преобразователя 4 с цилиндрическими проточками на поверхности волновода 5, входной штуцер реактора для подачи воды на обработку и обеззараживание 6 и выходной штуцер реактора для выхода обработанной воды 7, защитный кожух УЗ преобразователя 8, провода соединения преобразователя с электрическим высокочастотным разъемом 9, электрический высокочастотный разъем УЗ преобразователя 10, съемная крышка камеры турбулизатора 11.An ultrasonic cavitation reactor for treating and disinfecting water comprises a reactor vessel 1, a turbulizer chamber 2, an ultrasonic piezoelectric (US) transducer 3, an end face of the transducer waveguide 4 with cylindrical grooves on the surface of the waveguide 5, an inlet nozzle of the reactor for supplying water for treatment and disinfection 6, and an output reactor union for the outlet of treated water 7, protective casing of the ultrasonic converter 8, wires connecting the converter with the electric high-frequency connector 9, electric high ochastotny connector ultrasonic transducer 10, a removable cover 11 baffle chamber.

Работает предлагаемый ультразвуковой кавитационный реактор следующим образом.The proposed ultrasonic cavitation reactor operates as follows.

Ультразвуковая обработка жидкости проводится в корпусе реактора 1. Вода для обработки по входному штуцеру 7 поступает в камеру турбулизатора 2, где происходит за счет гидродинамического эффекта турбулизации потока воды образуется эффект низкочастотной кавитации, в камере гидродинамического турбулизатора поток жидкости скручивается и меняет направление на 90°, приводящий к предварительным обработке и обеззараживанию жидкости и являющийся первичной обработкой и обеззараживания воды. Из турбулизатора 2, вода поступает на волновод 4 пьезоэлектрического преобразователя 3 с резонансной частотой 25-27 кГц. В зоне цилиндрических проточек 5 на волноводе преобразователя 4 возникает наиболее интенсивный эффект кавитации, приводящий к полному разрушению конгломератов микроорганизмов и являющимся вторичной обработкой и обеззараживанием воды. Вторичное ультразвуковое поле создаваемое цилиндрическими проточками 5 способствует уменьшению биообрастания поверхности реактора.Ultrasonic treatment of the liquid is carried out in the reactor vessel 1. Water for processing through the inlet fitting 7 enters the chamber of the turbulator 2, where the effect of low-frequency cavitation is formed due to the hydrodynamic effect of turbulization of the water flow, the fluid flow is twisted in the chamber of the hydrodynamic turbulator and changes direction by 90 °, leading to pre-treatment and disinfection of liquids and being the primary treatment and disinfection of water. From the turbulator 2, water enters the waveguide 4 of the piezoelectric transducer 3 with a resonant frequency of 25-27 kHz. In the zone of cylindrical grooves 5 on the waveguide of the transducer 4, the most intense cavitation effect occurs, leading to the complete destruction of conglomerates of microorganisms and being a secondary treatment and disinfection of water. The secondary ultrasonic field created by the cylindrical grooves 5 helps to reduce the biofouling of the surface of the reactor.

Камера турбулизатора 2, в которой создается низкочастотное кавитационное поле за счет гидродинамического эффекта турбулизации потока обрабатываемой воды (жидкости) и волновод 4 с цилиндрическими проточками 5 пьезоэлектрического ультразвукового преобразователя 3, образующие высокочастотное кавитацинное поле образуют двухступенчатую систему обработки и обеззараживания воды.A turbulizer chamber 2, in which a low-frequency cavitation field is created due to the hydrodynamic effect of turbulization of the flow of treated water (liquid) and a waveguide 4 with cylindrical grooves 5 of a piezoelectric ultrasonic transducer 3, forming a high-frequency cavitacinous field form a two-stage water treatment and disinfection system.

Claims

An ultrasonic cavitation reactor for processing and disinfecting water, comprises a reactor vessel, an ultrasonic piezoelectric transducer, a transducer waveguide, inlet and outlet fittings for supplying and exiting water, characterized in that it contains a turbulator chamber with a removable cover for primary processing and disinfection of water by creating a low-frequency cavitation fields due to the hydrodynamic effect of turbulization of the flow of treated water, and on the surface of the waveguide an ultrasonic piezoelectric Skog transducer closed protective casing made cylindrical bore (5 to 10 grooves) forming the high-frequency field, cavitation and secondary treatment of water disinfection.