RU152474U1

RU152474U1 - WATER TREATMENT DEVICE

Info

Publication number: RU152474U1
Application number: RU2015100542/05U
Authority: RU
Inventors: Николай Георгиевич Штукарин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Экосистемы"
Priority date: 2015-01-12
Filing date: 2015-01-12
Publication date: 2015-06-10

Abstract

1. Устройство для обработки воды, включающее корпус с патрубками подвода воды и отвода отрабатываемой воды, патрубком слива шлама, клапаном сброса парогазовой смеси, коаксиально расположенными электродами, выполненными из токопроводящего объемно-пористого материала, гранулированной фильтрующей загрузкой, имеющей сорбционную активность к содержащимся в воде загрязняющим веществам, отличающееся тем, что снабжено, по меньшей мере, одной емкостью высокого давления с углекислым газом, с возможностью подачи из емкости высокого давления в корпус устройства под давлением углекислого газа и/или воды, насыщенной углекислым газом, включает насос и эжектор, последовательно установленные на трубопроводе подачи исходной воды, соединенным с установкой озоноультрафиолетовой обработки воды, которая, в свою очередь, соединена через патрубок подвода воды с корпусом устройства, при этом клапан сброса парогазовой смеси связан трубопроводом с эжектором.2. Устройство для обработки воды по п. 1, отличающееся тем, что емкость высокого давления с углекислым газом соединена с корпусом устройства через патрубок слива шлама и распылительной головкой, установленной в корпусе у входа в патрубок слива.3. Устройство для обработки воды по п. 1, отличающееся тем, что емкость высокого давления с углекислым газом соединена с корпусом устройства через сатуратор, установленный на патрубке подачи воды в корпус устройства.4. Устройство для обработки воды по п. 1, отличающееся тем, что емкость высокого давления с углекислым газом соединена с корпусом устройства с помощью эжектора, расположенного на патрубке подачи воды в корпус устройства.1. A device for water treatment, comprising a housing with water inlet and outlet water pipes, a sludge discharge pipe, a vapor-gas mixture discharge valve, coaxially arranged electrodes made of conductive volume-porous material, granular filter media having sorption activity to those contained in water pollutants, characterized in that it is equipped with at least one high-pressure tank with carbon dioxide, with the possibility of supplying from a high-pressure tank to the hull of the device under pressure of carbon dioxide and / or water saturated with carbon dioxide includes a pump and an ejector, sequentially installed on the feed water supply pipe connected to the ozone-ultraviolet water treatment unit, which, in turn, is connected through the water supply pipe to the device body, wherein the vapor-gas mixture relief valve is connected by a pipeline to the ejector. 2. A water treatment device according to claim 1, characterized in that the high-pressure tank with carbon dioxide is connected to the device body through a sludge drain pipe and a spray head installed in the housing at the entrance to the drain pipe. 3. A water treatment device according to claim 1, characterized in that the high-pressure tank with carbon dioxide is connected to the device body through a saturator mounted on the water supply pipe to the device body. A water treatment device according to claim 1, characterized in that the high-pressure carbon dioxide tank is connected to the device body using an ejector located on the water supply pipe to the device body.

Description

Полезная модель относится к оборудованию для обработки воды и, в частности, к устройствам, обеспечивающим получение воды с пониженным содержанием дейтерия, очищенной от примесей и патогенной микрофлоры.The invention relates to equipment for water treatment and, in particular, to devices that provide water with a reduced content of deuterium, purified from impurities and pathogenic microflora.

Известна установка для получения воды с пониженным содержанием дейтерия (RU 125092 U1 МПК B01D 59/00,27.02.2013), включающая ректификационную колонну непрерывного действия, работающую под вакуумом, испаритель, конденсатор, емкостное оборудование, ректификационная колонна содержит пакеты регулярной насадки в виде цилиндров диаметром, равным диаметру колонны, с суммарной эффективностью 80-120 теоретических тарелок при гидравлическом сопротивлении в рабочих условиях 2,63-6,58 кПа, между пакетами регулярной насадки по высоте колонны через каждые 3-8 диаметров установлены распределительные устройства жидкости и пара.A known installation for producing water with a reduced deuterium content (RU 125092 U1 IPC B01D 59 / 00,27.02.2013), including a continuous distillation column operating under vacuum, an evaporator, a condenser, capacitive equipment, a distillation column contains regular packing packets in the form of cylinders diameter equal to the diameter of the column, with a total efficiency of 80-120 theoretical plates with hydraulic resistance under operating conditions of 2.63-6.58 kPa, between packets of regular packing along the height of the column every 3-8 diameters liquid and steam dispensers installed.

Известная установка позволяет снизить содержание в воде дейтерия, но при этом процессы ректификации под вакуумом, испарения и конденсации отличаются высокой энергоемкостью, а исходная вода требует предварительной очистки от накипеобразующих веществ, все эти обстоятельства не обеспечивают рентабельность получения готовой продукции.The known installation allows to reduce the content of deuterium in water, but at the same time, vacuum distillation, evaporation and condensation processes are highly energy intensive, and the source water requires preliminary purification from scale-forming substances, all these circumstances do not ensure the profitability of obtaining finished products.

Известна линия по получению обедненной дейтерием воды (RU 138803 U1, C25B 1/04; B01D 59/40; C01B 4/00; C01B 5/00, 27.03.2014), содержащая блок питания, электролизер с механически разделенными катодным и анодным пространствами и сборник обедненной дейтерием воды, дополнительно содержит второй идентичный первому электролизер, электрически включенный параллельно с ним, а катодные пространства электролизеров соединены между собой трубопроводом, замкнутым по контуру, который содержит насос, образуя циркуляционный контур католита, причем анодные пространства электролизеров параллельно связаны между собой и соединены с линией подачи исходной воды, а газовые выходы анодных пространств каждого электролизера соединены водородопроводами с газовыми входами катодных пространств противоположных электролизеров, при этом выход анодного пространства одного из электролизеров связан со сборником обедненной дейтерием воды, а другого - со сливом обогащенной дейтерием воды.A known line for producing deuterium-depleted water (RU 138803 U1, C25B 1/04; B01D 59/40; C01B 4/00; C01B 5/00, 03/27/2014) containing a power supply, an electrolyzer with mechanically separated cathode and anode spaces and the collection of deuterium-depleted water additionally contains a second electrolyzer, identical to the first one, electrically connected in parallel with it, and the cathode spaces of the electrolysers are interconnected by a pipeline closed in a loop that contains a pump, forming a catholyte circulation circuit, the anode electrolyte spaces the grains are connected in parallel and connected to the feed water supply line, and the gas outlets of the anode spaces of each electrolyzer are connected by hydrogen pipelines to the gas inlets of the cathode spaces of the opposite electrolyzers, while the outlet of the anode space of one of the electrolyzers is connected to a deuterium-depleted water collector and the other enriched in deuterium water.

Недостатком устройства является его сложное конструктивное исполнение, кроме того, работа известной линии по получению обедненной дейтерием воды, требует значительных энергозатрат, поскольку в качестве исходной воды используют дистиллированную воду, электролиз которой требует высокого межэлектродного напряжения.The disadvantage of this device is its complex design, in addition, the work of the well-known line for producing deuterium-depleted water requires significant energy consumption, since distilled water is used as the source water, the electrolysis of which requires a high interelectrode voltage.

Наиболее близким по конструктивным признакам к заявляемому решению является электросорбционный фильтр (RU 142081 U1, B01D 35/06, 20.06.2014), включающий корпус с патрубками подвода и отвода отрабатываемой воды, патрубком слива шлама, и клапаном сброса парогазовой смеси, размещенные внутри корпуса коаксиально расположенные электроды, выполненные из токопроводящего объемно-пористого материала, инертного к процессу анодного растворения и имеющего поры сквозного типа, межэлектродное пространство и прикатодная область заполнены гранулированной фильтрующей загрузкой, имеющей сорбционную активность к содержащимся в воде загрязняющим веществам, корпус оснащен токоподводами, которые соединены проводами с источником постоянного тока, снабженным амперметром и устройством переполюсовки.The closest in design features to the claimed solution is an electrosorption filter (RU 142081 U1, B01D 35/06, 06/20/2014), including a housing with inlets for supplying and discharging waste water, a sludge drain pipe, and a vapor-gas mixture relief valve placed coaxially inside the housing located electrodes made of a conductive volume-porous material inert to the anodic dissolution process and having pores of the through type, the interelectrode space and the cathode region are filled with a granular filter loading guide having sorption activity to the water contained in the contaminants, the housing is equipped with current conductors which are connected by wires to the DC source, and a device provided with an ammeter polarity.

Данное устройство позволяет с высокой производительностью осуществлять очистку воды от различных примесей за счет возможности регенерации и сорбционных свойств фильтрующей загрузки и электродов. При этом устройство не позволяет получать воду с пониженным содержанием дейтерия и осуществлять бактерицидную обработку воды.This device allows high-performance purification of water from various impurities due to the possibility of regeneration and sorption properties of the filter load and electrodes. However, the device does not allow to obtain water with a low deuterium content and to carry out bactericidal treatment of water.

Задачей предлагаемой полезной модели является создание устройства, обеспечивающего получение воды с низким содержанием дейтерия и при этом не содержащей примесей и патогенной микрофлоры.The objective of the proposed utility model is to create a device that provides water with a low deuterium content and at the same time containing no impurities and pathogenic microflora.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для обработки воды, включающем корпус с патрубками подвода воды и отвода отрабатываемой воды, патрубком слива шлама, клапан сброса парогазовой смеси, коаксиально расположенными электродами, выполненными из токопроводящего объемно-пористого материала, гранулированной фильтрующей загрузкой, имеющей сорбционную активность к содержащимся в воде загрязняющим веществам, согласно заявляемой полезной модели устройство снабжено, по меньшей мере, одной емкостью высокого давления с углекислым газом, с возможностью подачи из емкости высокого давления в корпус устройства под давлением углекислого газа и/или воды, насыщенной углекислым газом, трубопровод подачи исходной воды через насос и эжектор, соединен с установкой озоноультрафиолетовой обработки воды, которая, в свою очередь, соединена через патрубок подвода воды с корпусом устройства, при этом клапан сброса парогазовой смеси связан трубопроводом с эжектором.This object is achieved in that in a device for water treatment, comprising a housing with water inlet and outlet pipes, a sludge discharge pipe, a vapor-gas mixture discharge valve, coaxially arranged electrodes made of conductive volume-porous material, granulated by a filtering load having a sorption activity to pollutants contained in water, according to the claimed utility model, the device is equipped with at least one high-pressure tank with carbon gas, with the possibility of feeding from a high-pressure tank into the device’s body under pressure of carbon dioxide and / or water saturated with carbon dioxide, the feed water supply pipe through the pump and ejector is connected to an ozone-ultraviolet water treatment unit, which, in turn, is connected through a water supply pipe with the device body, while the gas-vapor mixture relief valve is connected by a pipeline to the ejector.

Устройство для обработки воды может быть выполнено с соединением емкости высокого давления с углекислым газом с корпусом устройства через патрубок слива шлама и распылительной установкой, установленной в корпусе у входа в патрубок слива.A device for water treatment can be performed by connecting a high-pressure tank with carbon dioxide to the device body through a sludge drain pipe and a spray unit installed in the case at the inlet to the drain pipe.

Устройство для обработки воды может быть выполнено с соединением емкости высокого давления с углекислым газом с корпусом устройства через сатуратор, установленный на патрубке подачи воды в корпус устройстваA device for water treatment can be performed by connecting a high-pressure tank with carbon dioxide to the device body through a saturator mounted on the water supply pipe to the device body

Устройство для обработки воды, может быть выполнено с соединением емкости высокого давления с углекислым газом с корпусом устройства с помощью эжектора расположенного на патрубке подачи воды в корпус устройства.A device for treating water can be made by connecting a high-pressure tank with carbon dioxide to the device body using an ejector located on the water supply pipe to the device body.

Устройство для обработки воды поясняется чертежами. На фиг. 1 показан внешний вид устройства, на фиг. 2 устройство с встроенным сатуратором.A device for water treatment is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows the appearance of the device, FIG. 2 device with built-in saturator.

Устройство для обработки воды содержит корпус 1 с патрубками подвода воды 2 и отвода отрабатываемой воды 3, патрубком слива шлама 4, клапаном сброса парогазовой смеси 5, внутри корпуса коаксиально расположены электроды 6, выполненные из токопроводящего объемно-пористого материала, и гранулированная фильтрующая загрузка 7, имеющая сорбционную активность к содержащимся в воде загрязняющим веществам, емкость высокого давления с углекислым газом 8, трубопровод подачи исходной воды 9, с насосом 10, эжектор 11, установку озоноультрафиолетовой обработки воды 12. При этом устройство для обработки воды в частном случае выполнения может быть снабжено распылительной установкой 13, установленной в корпусе у входа в патрубок слива 4, сатуратором или эжектором 14 (на фиг. 2 показан сатуратор), установленными на патрубке подачи воды в корпус устройства.The water treatment device comprises a housing 1 with nozzles for supplying water 2 and for discharging waste water 3, a drain pipe for sludge 4, a vapor-gas mixture relief valve 5, electrodes 6 made of conductive volume-porous material and a granular filter load 7 are coaxially located inside the housing; having sorption activity to the pollutants contained in water, a high-pressure tank with carbon dioxide 8, a source water supply pipe 9, with a pump 10, an ejector 11, an ozone-ultraviolet treatment unit water outflows 12. In this case, the water treatment device in the particular case of execution can be equipped with a spraying unit 13 installed in the housing at the entrance to the discharge pipe 4, a saturator or ejector 14 (a saturator is shown in Fig. 2) installed on the water supply pipe in device case.

В качестве емкости высокого давления в устройстве для обработки воды, которую подбирают в зависимости от предполагаемого объема производства, сроков хранения и других факторов, могут быть использованы баллоны различного объема жидкой углекислоты от 5 литров до 40 литров (кратковременное хранение до 40 суток); стационарные накопители с неограниченным хранением типа: РДХ-25-2, НЖУ-50Д, с массой углекислого газа 25,5 тн и 50 тн, соответственно.As a high-pressure tank in a water treatment device, which is selected depending on the expected production volume, shelf life and other factors, cylinders of various volumes of liquid carbon dioxide from 5 liters to 40 liters can be used (short-term storage up to 40 days); stationary drives with unlimited storage of the type: RDX-25-2, NZhU-50D, with a mass of carbon dioxide of 25.5 tons and 50 tons, respectively.

Устройство для обработки воды работает следующим образом.A device for treating water works as follows.

Исходную воду, подают через трубопровод подачи исходной воды 9 насосом 10 в эжектор 11, туда же из корпуса 1 через клапан сброса парогазовой смеси 5 подают электролизные газы (водород, углекислый газ), образующиеся в прикатодном пространстве, которые смешиваются с исходной водой. Далее распыленную воду пропускают через установку озоноультрафиолетовой обработки воды 12. При озоноультрафиолетовой обработке, вода насыщается озоном с одновременным ультрафиолетовым (УФ) облучением. Это, во-первых, оказывает бактерицидное воздействие на воду, во-вторых озоноультрафиолетовая обработка воды обеспечивает окисление ионов металлов, деструкцию (разложение) органических веществ и превращает растворенный в воде кислород в озон, что повышает ее электрохимическую активность воды в части образования при электролизе легких изотопов кислорода - 16 (¹⁶O).The source water is supplied through the feed water supply pipe 9 by pump 10 to the ejector 11, and electrolysis gases (hydrogen, carbon dioxide) generated in the cathode space that are mixed with the source water are fed from the casing 1 through the vent valve of the vapor-gas mixture 5. Next, the sprayed water is passed through the installation of ozone-ultraviolet treatment of water 12. When ozone-ultraviolet treatment, the water is saturated with ozone with simultaneous ultraviolet (UV) radiation. This, firstly, has a bactericidal effect on water, and secondly, ozone-ultraviolet treatment of water provides oxidation of metal ions, destruction (decomposition) of organic substances and turns oxygen dissolved in water into ozone, which increases its electrochemical activity of water in terms of formation during lung electrolysis oxygen isotopes - 16 ( ¹⁶ O).

Обеззараженную и насыщенную озоном воду подают через патрубок подачи воды в корпус 1 устройства, туда же под давлением подают углекислый газ. При этом уравнение электролитической диссоциации воды, осуществляемой в корпусе устройства выглядит следующим образом:Disinfected and ozone-saturated water is supplied through a water supply pipe to the device body 1, and carbon dioxide is supplied there under pressure. In this case, the equation of electrolytic dissociation of water carried out in the device case is as follows:

В процессе электролитической диссоциации вода, содержащая дейтерий (D) разлагается труднее, чем легкая, образованная с изотопом протия (П), поэтому, по окончанию электролиза, концентрация тяжелой воды повышается, и тяжелая вода собирается вместе в нижней части корпуса 1 устройства, так как ее удельный вес больше, чем легкой воды: 1,1050 г/см3 и 0,9982 г/см3 соответственно.In the process of electrolytic dissociation, water containing deuterium (D) decomposes more easily than light water formed with the protium isotope (P), therefore, at the end of electrolysis, the concentration of heavy water increases, and heavy water collects together in the lower part of the device 1, since its specific gravity is greater than light water: 1.1050 g / cm3 and 0.9982 g / cm3, respectively.

Содержание дейтерия (D) и протия (П), в воде в приведенных ниже примерах измерялось с помощью масс-спектрометра типа ThermoQuestFinnigannMATDELTAPlus.The content of deuterium (D) and protium (P) in water in the examples below was measured using a ThermoQuestFinnigannMATDELTAPlus mass spectrometer.

Расчет содержания дейтерия производится с учетом стандарта SMOW - абсолютное содержание дейтерия в воде 0,015576 ат. % по формулеThe deuterium content is calculated taking into account the SMOW standard - the absolute deuterium content in water is 0.015576 at. % according to the formula

δD=(R_обр.-0,015576)/0,015576×1000‰. Имеет размерность [ppm] (Creig Н. "Standard for reporting concentration of deuterium and oxygen-18 in natural water».Science, 1961, vol. 133, p. 1833-1834).δD = (R _Sample -0.015576) /0.015576 × 1000 ‰. It has the dimension [ppm] (Creig N. "Standard for reporting concentration of deuterium and oxygen-18 in natural water" .Science, 1961, vol. 133, p. 1833-1834).

За счет прохождения воды через гранулированную фильтрующую загрузку 7, и за счет сорбционной активности объемно-пористых электродов 6 и гранулированной фильтрующей загрузки 7, размещенной в межэлектродном пространстве вода подвергается очистке от тяжелых металлов и других примесей, которые также собираются в нижней части корпуса устройства.Due to the passage of water through the granular filter load 7, and due to the sorption activity of the volume-porous electrodes 6 and the granular filter load 7 located in the interelectrode space, the water is purified from heavy metals and other impurities, which are also collected in the lower part of the device.

При этом, при выполнении устройства с соединением емкости высокого давления с углекислым газом 8 с корпусом 1 устройства через патрубок слива шлама 4, углекислый газ барботируют под слой воды через распылительную установку 13, установленную в корпусе у входа в патрубок слива. Корпус 1 устройства, в данном случае выполняет, функцию сатуратора.In this case, when performing the device with the connection of the high-pressure tank with carbon dioxide 8 with the housing 1 of the device through the discharge pipe of the sludge 4, carbon dioxide is bubbled under the water layer through the spraying unit 13 installed in the housing at the entrance to the discharge pipe. The housing 1 of the device, in this case, performs the function of a saturator.

При выполнении устройства для обработки воды, предусматривающем соединение емкости высокого давления с углекислым газом с корпусом устройства через сатуратор или эжектор, установленные на патрубке подачи воды в корпус, происходит насыщение воды углекислым газом в сатураторе 14 или эжекторе (на фиг. чертежей не показан).When performing a device for water treatment, providing for the connection of a high-pressure tank with carbon dioxide to the device body via a saturator or ejector installed on the water supply pipe into the body, carbon dioxide is saturated in the saturator 14 or ejector (not shown in the drawings).

Очищенная от взвесей и бактерий легкая вода (¹H₂ ¹⁶O) после электролиза выходит из патрубка отвода отрабатываемой воды 3 на розлив.Light water ( ¹ H ₂ ¹⁶ O), purified from suspensions and bacteria, after electrolysis leaves the branch pipe for the discharge of waste water 3 for bottling.

Тяжелую воду, накапливаемую в прикатодном пространстве в нижней части корпуса, вместе с примесями сливают через патрубок слива шлама 4 для утилизации.Heavy water accumulated in the cathode space in the lower part of the body, together with impurities, is drained through the discharge pipe of sludge 4 for disposal.

Результаты, полученные в процессе обработки воды с использованием заявляемого устройства, приведены в таблице.The results obtained in the process of water treatment using the inventive device are shown in the table.

Как следует из данных таблицы, обработка воды, осуществляемая в заявляемом устройстве для обработки воды, позволяет получить воду со значительно сниженным содержанием анионов, катионов и дейтерия.As follows from the table, the water treatment carried out in the inventive device for water treatment, allows you to get water with a significantly reduced content of anions, cations and deuterium.

Получаемая в процессе обработки вода может найти широкое применение в медицине, фармакологии и других отраслях, где технологии предусматривают использование воды, получаемой степени очистки.The water obtained during the processing can be widely used in medicine, pharmacology, and other industries where the technology involves the use of water obtained by the degree of purification.

Claims

1. A device for water treatment, comprising a housing with water inlet and outlet water pipes, a sludge discharge pipe, a vapor-gas mixture discharge valve, coaxially arranged electrodes made of conductive volume-porous material, granular filter media having sorption activity to those contained in water pollutants, characterized in that it is equipped with at least one high-pressure tank with carbon dioxide, with the possibility of supplying from a high-pressure tank to the hull of the device under pressure of carbon dioxide and / or water saturated with carbon dioxide includes a pump and an ejector sequentially installed on the source water supply pipe connected to the ozone-ultraviolet water treatment unit, which, in turn, is connected through the water supply pipe to the device body, wherein the vapor-gas mixture relief valve is connected by a pipeline to the ejector.

2. A water treatment device according to claim 1, characterized in that the high-pressure tank with carbon dioxide is connected to the device body through a sludge drain pipe and a spray head installed in the housing at the entrance to the drain pipe.

3. A device for treating water according to claim 1, characterized in that the high-pressure tank with carbon dioxide is connected to the device body through a saturator mounted on the water supply pipe to the device body.

4. A device for water treatment according to claim 1, characterized in that the high-pressure carbon dioxide tank is connected to the device body using an ejector located on the water supply pipe to the device body.