RU13796U1 - Реактор для очистки и обеззараживания водных сред - Google Patents

Abstract

/54/ РЕАКТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДНЫХ СРЕД /57/ Использование: охрана окружающей среды, очистка и обеззараживание промышленных и бытовых сточных вод, а также поверхностных водоисточников от различных по виду и характеру загрязнений Сздцность полезной модели: для повышения степени очистки водных сред от органических, неорганических, токсических загрязнений и патогенной микрофлоры при одновременном сокращении времени процесса очистки и снижении энергозатрат, а также для предотвращения соляризации корпуса реактора и поверхности кварцевого чехла лампы ультрафиолетового излучения за счет воздействия на очищаемую вод:ную среду ультразвуком и ультрафиолетом в едином акустическом поле в реакторе, состоящем из цилиндрического корпуса с коаксиально расположенной в нем лампой ультрафиолетового излучения, снабженной защитным кварцевым чехяом, с узлами подачи водной среды на очистку, ультразвуковой вибрации и отвода очищенной воды, цилиндрический корпус снабжен верхним и нижним защитно-уплотнительными узлами, узел подачи водной на очистку расположен в нижней части цилиндрического корпуса под углом к его образующей и выполнен в виде цилиндрического резонатора, в котором по ходу движения воды установлены сопло подачи воды и пластина, узел ультразвуковой вибрации расположен также в нижней части цилиндрического корпуса под углом к его образующей и выполнен в виде одной или нескольких камер, снабженньрс акустическим преобразователем и концентратором ультразвукового изл)чения, угол между осями узла подачи водной среды на очистку и узла ультразвуковой вибрации в плане составляет не менее 90°, а узел отвода очищенной воды расположен в верхней части цилиндрического корпуса, при этом узел подачи водной среды на очистку и узел ультразвуковой вибрации могут быть

К свидетельству РФ на полезную модель № РЕФЕРАТ

расположены перпендикулярно образтощей цилиндрического корпуса и смещены друг относительно друга в вертикальной и горизонтальной плоскостях 1 з.п ф-лы; 1 ил.

Description

РЕАКТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДНЫХ СРЕД

Полезная модель относится к охране окружающей среды, к области очистки и обеззараживания промышленных и бытовых сточгшх вод, а также поверхностньт водоисточников от различных по виду и характеру загрязнений

Сброс в водое1 ы недостаточно очивденньк производственных и бытовых сточных вод, поверхностных стоков с территорий городов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий, с полей, обработанных пестицидами, и ряд других причин приводят к тому, что в воде поверхностных водоисточников наряду с примесями природного происхождения содержатся и различного рода химические загрязнения (пестициды, фенолы, нефтепродукты, соли тяжелых металлов и др,). Ири этом жизненно важной является потребность населения в воде необходимого качества и в достаточном количестве

Известен способ очистки и обеззараживания водных сред путем ульт} азвуковой обработки с последуюпщми ультрафиолетовым обеззараживанием и фильтрованием (См, патент РФ №2092448, МКИ C02F 1/50, 1997). Недостаток этого способа заключается в том, что обрабатываектуто среду подвергают ультразвуковой обработке и ультрафиолетовому облучению последовательно, что не позволяет эффективно противодействовать осаждению на поверхности защитного чехла улпьтрафиолетового излучателя веществ, снижающих его прозрачность и, как следствие, уменьшающих во времени ультрафиолетовый поток излучателя и снижающих производительность в целом.

Известна установка для очистки и обеззараживания водных сред (См. WO №9601791, 1996), содержащая шоковую камеру, в которой водную среду подвергают воздействию электрического напряжения для разрущения клеточных мембран и

МКИ°С02Р1/50

уничтожения защитных механизмо1В живых организмов отнйс ггельно ультрафиолетового излучения, камеру кавитации для уничтожения оставшихся мембран биологических организмов и камеру ультрафиолетового излучения Недостатком этой установки является то, что она работает в импульсном режиме, при этом воздействие на биологические объектьт переменным электрическим, электромагнитным, акустическим и ультрафиолетовым излучениями производят не одновременно, что влечет за собой значительно более высокие энергетические затраты на обработку водной среды.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемой задаче к предложенному является реактор для очистки и обеззараживания воды (См, ЕР № 0655417, 1995), состоящий из корпуса с узлами подачи воды на очистку и отвода очищенной воды, в первой секции которого расположен ультразвуковой вибратор, а во второй - аксиально ультразвуковому вибратору - расположена лампа ультрафиолетового излучения в кварцевом чехле Нодаваем то на очистку воду подвергают воздействию ультразвуковьгх колебаний в кольцевом канале на входе реактора с последующей обработкой ультрафиолетовым облучением в отдельной секции реактора. Недостатком этого устройства является то, что зоны воздействия ультразвука и ультрафиолета разделены. Это приводит к значительньш энергетическим затратам ультразвука при очистке кварцевого чехла ультрафиолетового излучателя. Кроме того, ультразвуковое воздействие на водную среду в узком канале не позволяет использовать полностью преимущества ультразвукового излучателя, т к. отсутствуют зоны концентрации ультразвукового поля Все это существенно увеличивает время обработки

Технический эффект от использования предложенного реактора заключается в повышении cTenemi очистки водных сред от органических, неорганических, токсических загрязнений и патогенной микрофлоры при одновременном сокращении времени процесса очистки и снижении энергозатрат, а также в предотвращении соляризации корпуса реактора и поверхности кварцевого чехла лампы ультрафиолетового излучения

за счет воздействия на очищаемую среду ультразвуком и ультрафиолетом в едином акустическом поле

Вертикальный разрез реактора для очистки и обеззараживания водных сред приведен на чертеже

Реактор для очистки и обеззараживания водных сред состоит из цилиндрштеского корпуса 1 с коаксиально расположенной в нем лампой ультрафиолетового излучения 2, снабженной защитным кварцевым чехлом 3, с узлом подачи водной среды на очистку, расположенным в нижней части цид|1ндрического корпуса 1 под углом к его образующей и выполненным в виде цилиндрического резонатора 4, в котором по ходу движения воды установлены сопло подачи воды 5 и пластина 6, узлом ультразвуковой вибрации, расположенным также в нижней части цилиндрического корпуса 1 под угпоы к его образующей и выполненньш в виде одной или нескольких камер 7, снабженных акустическим преобразователем 8 и концентратором ультразвукового излучения 9, узлом отвода очищенной воды 10 и верхним 11 и нижним 12 защитно-уплотнительными узлами. Угол между осями узла подачи водной среды на очистку и узла ультразвуковой вибрации в плане составляет не менее 90°, а узел отвода очищенной воды 10 расположен в верхней части цилиндрического корпуса 1 Узел подачи водной среды на очистку и узел ультразвуковой вибрации могут быть расположены перпендикулярно образующей цилиндрического корпуса и смещены друг относительно друга в вертикальной и горизонтальной плоскостях

Предложенный реактор работает следуюпшм образом.

Обрабатываемую водную среду ггодают в цилиндр1тческий резонатор 4 узла подачи водной среды на очистку цилиндрического корпуса 1, содержащего верхний 11 и нижний 12 защитно-уплотнительные узлы, через сопло 5, внутренняя поверхность которого имеет форму котангенциально-эллипсоидного коноида По мере прохождения через сопло 5 жидкость приобретает форму выходного сечения сопла, ускоряется и обтекает

гибкую пластину 6, расположенную за соплом 5, вызывая ее колебания, частота которых близка к резонансной частоте цилиндрического резонатора 4. Внутри резонатора 4 возникает мощное акустическое поле, вызывающее объемное образование парогазовых каверн и интенсивных пульсирующгтх вихрей, приводящих к разрыву цепей белков, жиров и углеводов, повреждению оболочек микроорганизмов и разрушению их на клеточном уровне. Происходит перви шая обработка водной сред1 1, инактивация патогенной микрофлоры и деструкция макромолекул и агломератов. Сформированная струя направляется во внутреннюю полость фотохимического реактора, обтекает защитный кварцевый чехол 3 лампы ультрафиолетового излучения 2 и попадает в зону действия ультразвуковой вибрации в одау или несколько камер 7, снабженньгх акустическим преобразователем 8 и концентратором ультразвукового излучения 9, частота узла ультразвуковой вибрации согласована с частотой цилиндрического резонатора 4, при этом происходит усиление процессов деструкции за счет пульсаций и схлопывания кавитационных пузырьков, приводящих к образованию множества однородных по объему зон, обладающих высокой реактщонной способностью.

Наличие в узле ультразвуковой вибрации одной или нескольких камер 7 зависит от прозрачности исходной водной среды и наличия в ней взвесей Чем ниже прозрачность исходной среды, тем больше должно быть усиление процессов деструкции для повышения количества активных центров реакции Возникающие при схлопывании пузырьков ударные волны приводят к разрыву цепей макромолекул Эти обрывки цепей приобретают заряд, что в дальнейшем способствует их интенсивному окислению активными радикалами, а в случае обработки стоков или растворов слинанию фрагментов цепей молекул и их выпадению в осадок, Таким образом, в нижней части корпуса происходит интенсивная очистка водной среды, которая насыщается однородно распределенными по ее объему парогазовыми кавернами и активными радикалами и движется вдоль реактора по направлению к узлу отвода очищенной воды 10,

одновременно перемешиваясь и подвергаясь облучению лампы ультрафиолетового излучения в диапазоне 180-400 нм Облучение в области 180-200 нм приводит к образованию в парогазовых пузырьках (кавернах) озона Синергетическое действие ультрафиолетового излучения, озона и активных радикалов приводит к доокислению оставшихся соединений и полной инактивации патогенной микрофлоры. Очищенную и обеззараженную воду через узел отвода очищенной воды 10 подают потребителю

Расположение узла подачи водной среды на очистку и узла ультразвуковой вибрации под углом к образующей цилиндрического корпуса I реактора приводит к тому, что зона действия ультразвукового поля охватывает весь объем реактора, и концентрация активных радикалов, озона и перекисньк соединений нарастает к выходу из реактора, что приводит к более глубокой очистке жидкой среды, происходящей даже после того, как жидкость покинет реактор

Оси узла подачи водной среды на очистку и узла ультразвуковой вибраггии с одной камерой 7 могут бьггь смещены относительно вертикальной оси корпуса реактора 1, что обеспечивает интенсивное перемеп1ение слоев обрабатываемой йодной среды по переменному сечению рабочего объема реактора при последовательном её прохождении от подачи на очистку к узлу отвода очищенной воды 10. В результате подобной схемы обработки жидкости в нижней части корпуса реактора происходит ее интенсивная очистка (полнота разрушения органических соединений и патогенной микрофлоры в зоне действия ультразвукового поля достигает 80-90%) Угол между осями узла подачи водной среды на очистку и узла ультразвуковой вибрации в плане должен составлять не менее 90°, те. эти узлы должны быть смещеньг друг относительно друга в горизонтальной плоскости, что увеличивает тангенциальную скорость закручивания потока вокруг вертикальной оси реактора для повышения интенсивности перемешивания слоев очищаемой водной среды, при этом повышается эффективность обработки жидкости, особенно при ее низкой прозрачности и наличии взвесей. Одновременное

смещение осей узла подачи водной среды на очистку и узла ультразвуковой вибрации в вертикальной и горизонтальной плоскостях друг относительно друга увеличивает общую турбулентность потока, что повышает эффективность очистки и обеззараживания водной среды,

При расположении одной т камер 7 узла ультразвуковой вибрации аксиально узлу подачи водной среды на очистку (как продолжение друг друга с разделением защитным кварцевым чехлом излучателя) происходит азаимное усиление акустических колебаний и эффект кавитационной обработки жидкой среды максимален

Наличие в предложенном реакторе ультрафиолетового излучателя в кварцевом чехле в совокупности с узлом подачи водной среды на очистку, выполненным в виде цилиндрического резонатора, в котором по ходу движения воды установлены сопло подачи воды и пластина, и узлом ультразвуковой вибрации позволяет сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критерию «новизна

Предложенный реактор позволяет повысить степень очистки водных сред от органических, неорганических, токсических загрязнений и патогенной микрофлоры при одновременном сокращении времени процесса очистки и снижении энергозатрат, а также предотвратить соляризацию корпуса реактора и поверхности кварцевого чехла лампы ультрафиолетового излучения за счет воздейетвия на очищаемую водную среду ультразвуком и ультрафиолетом в едином акустическом поле, что подтверждает его соответствие критерию «промышленная применимость

Claims (2)

1. Реактор для очистки и обеззараживания водных сред, состоящий из цилиндрического корпуса с коаксиально расположенной в нем лампой ультрафиолетового излучения, снабженной защитным кварцевым чехлом, с узлами подачи водной среды на очистку, ультразвуковой вибрации и отвода очищенной воды, отличающийся тем, что цилиндрический корпус снабжен верхним и нижним защитно-уплотнительными узлами, узел подачи водной среды на очистку расположен в нижней части цилиндрического корпуса под углом к его образующей и выполнен в виде цилиндрического резонатора, в котором по ходу движения воды установлены сопло подачи воды и пластина, узел ультразвуковой вибрации расположен также в нижней части цилиндрического корпуса под углом к его образующей и выполнен в виде одной или нескольких камер, снабженных акустическим преобразователем и концентратором ультразвукового излучения, угол между осями узла подачи водной среды на очистку и узла ультразвуковой вибрации в плане составляет не менее 90^o, а узел отвода очищенной воды расположен в верхней части цилиндрического корпуса.

2. Реактор для очистки и обеззараживания водных сред по п.1, отличающийся тем, что узел подачи водной среды на очистку и узел ультразвуковой вибрации расположены перпендикулярно образующей цилиндрического корпуса и смещены друг относительно друга в вертикальной и горизонтальной плоскостях.