RU2132820C1

RU2132820C1 - Device for ultrasonic treatment of liquid

Info

Publication number: RU2132820C1
Application number: RU97116054A
Authority: RU
Inventors: В.И. Мельников
Original assignee: Мельников Владимир Иванович
Priority date: 1997-09-29
Filing date: 1997-09-29
Publication date: 1999-07-10

Abstract

FIELD: devices for treatment of domestic and industrial wastes from contaminants and microorganism; cleaning of liquids by floatation, flocculation, deposition, agglomeration, coagulation, etc. SUBSTANCE: device has housing, ultrasound radiator located in lower portion of housing and contaminated liquid delivery and cleaned liquid discharge pipes. Liquid delivery pipe is located in center of housing bottom. Radiator made in form of disk is located at clearance in parallel with bottom; diameter of disks is half diameter of housing. Clearance between radiator disk and bottom ranges from 1 to 10 mm. Cross-section area of liquid delivery pipe exceeds area of circular clearance formed by radiator and bottom of housing. EFFECT: enhanced efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к установкам для ультразвуковой очистки жидкостей, в частности бытовых и промышленных сточных вод, от различных находящихся в них загрязнителей и микроорганизмов и может быть использовано при реализации технологий очистки жидкостей флотацией, флокуляцией, осаждением, агломерацией, коагуляцией и др. The invention relates to installations for ultrasonic cleaning of liquids, in particular domestic and industrial wastewater, from various contaminants and microorganisms contained in them and can be used in the implementation of technologies for cleaning liquids by flotation, flocculation, sedimentation, agglomeration, coagulation, etc.

Известен способ флокуляции, осаждения, агломерации или коагуляции и устройство для его осуществления, в котором жидкость, содержащую загрязняющие ее компоненты или микроорганизмы, обрабатывают в потоке ультразвуком. При этом ультразвуковые волны образуют поле стоячих волн, которое заставляет накапливаться отделяемые частицы в зонах узлов колебаний поля. Собранные таким образом частицы отделяют от жидкости (1 - RU 2067075 C1, кл. C 02 F 1/36, 96 г.). A known method of flocculation, precipitation, agglomeration or coagulation and a device for its implementation, in which a liquid containing contaminating components or microorganisms is treated in a stream by ultrasound. In this case, ultrasonic waves form a field of standing waves, which causes the particles to accumulate in the zones of the field vibration nodes. The particles thus collected are separated from the liquid (1 - RU 2067075 C1, class C 02 F 1/36, 96 g).

Образованные поля стоячих волн в данном случае обеспечивают за счет нескольких ультразвуковых источников, расположенных в озвучиваемом пространстве, работающих на резонансной частоте. При этом в озвучиваемом пространстве образуются несколько акустических слоев, включающих также и те поверхности, на которых происходит отражение звуковых волн. The formed fields of standing waves in this case are provided due to several ultrasonic sources located in the voiced space, operating at a resonant frequency. At the same time, several acoustic layers are formed in the voiced space, including also those surfaces on which sound waves are reflected.

Однако устройства для реализации этого способа сложны в изготовлении и при эксплуатации, т.к. условия возникновения стоячих волн зависят от свойств жидкости, концентрации загрязнителей в ней и температуры. However, devices for implementing this method are difficult to manufacture and operate, because The conditions for the appearance of standing waves depend on the properties of the liquid, the concentration of pollutants in it, and temperature.

Известно также устройство для обработки загрязненной нефтепродуктами воды в ультразвуковом поле с последующим удалением из нее загрязнений (2 - SU 1636340 A, кл. C 02 F 1/36, 1991). A device is also known for processing oil-contaminated water in an ultrasonic field, followed by removal of contaminants from it (2 - SU 1636340 A, class C 02 F 1/36, 1991).

В этом устройстве излучатели передвигаются в корпусе вдоль вертикальной оси, благодаря размещенному в центре корпуса приводному устройству с червячным валом, по которому перемещается каретка с излучателями. In this device, the emitters move in the housing along the vertical axis, thanks to the drive device with a worm shaft located in the center of the housing along which the carriage with emitters moves.

Благодаря тому, что излучатель ультразвука перемещается вверх синхронно с восходящими потоками воды, в объеме достаточно полно происходит отделение от нее эмульгированных нефтепродуктов. Due to the fact that the ultrasound emitter moves upward synchronously with the ascending flows of water, the emulsified oil products are completely separated from it in the volume.

Недостатком этой конструкции является наличие в ней вращающихся и перемещающихся деталей и узлов, усложняющих в целом устройство для УЗ-обработки жидкости. The disadvantage of this design is the presence in it of rotating and moving parts and assemblies that complicate the whole device for ultrasonic treatment of liquid.

Наиболее близким к предлагаемому решению, выбранным авторами в качестве прототипа, является устройство для ультразвуковой обработки жидкости, состоящее из корпуса, излучателя для ультразвуковой обработки, расположенного в нижней части корпуса на днище, труб подвода загрязненной жидкости и отвода обработанной в озвучиваемом пространстве жидкости (3 - SU 1100237 A, кл. C 02 F 1/36, 1984). Closest to the proposed solution, chosen by the authors as a prototype, is a device for ultrasonic treatment of liquid, consisting of a housing, an emitter for ultrasonic treatment, located in the lower part of the housing on the bottom, pipes for supplying contaminated liquid and draining the liquid processed in the voiced space (3 - SU 1100237 A, class C 02 F 1/36, 1984).

Так же, как и в описанном выше устройстве, в нем создается эффект стоячей волны, благодаря расположенной в верхней части корпуса отражательной пластине, звук от которой, распространяясь навстречу волне от излучателя и взаимодействуя с ней, обеспечивает создание чередующихся волн повышенного и пониженного давления. При этом происходит отделение различающихся по удельному весу загрязняющих жидкость компонентов от жидкости. As in the device described above, the effect of a standing wave is created in it, thanks to the reflection plate located in the upper part of the body, the sound from which, propagating towards the wave from the emitter and interacting with it, ensures the creation of alternating waves of increased and reduced pressure. When this occurs, the separation of the specific gravity of the liquid polluting components from the liquid occurs.

Устройство просто в изготовлении и эксплуатации, но малоэффективно, т.к. его работа зависит от специфики загрязнений жидкости и температуры процесса очистки. Кроме того, плотность акустической энергии мала из-за большого размера озвучиваемого объема. The device is easy to manufacture and operate, but ineffective, because its operation depends on the specifics of the liquid contamination and the temperature of the cleaning process. In addition, the density of acoustic energy is low due to the large size of the voiced volume.

Решаемая задача - совершенствование устройства для ультразвуковой обработки жидкости. Технический результат от использования предлагаемого устройства заключается в повышении эффективности очистки жидкости от находящихся в ней различных загрязнений и микроорганизмов. The problem to be solved is the improvement of a device for ultrasonic liquid treatment. The technical result from the use of the proposed device is to increase the efficiency of cleaning the liquid from various contaminants and microorganisms present in it.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для ультразвуковой обработки жидкости, содержащем корпус, излучатель ультразвука, расположенный в нижней части корпуса, трубы подвода загрязненной жидкости и отвода обработанной в озвучиваемом пространстве жидкости, труба подвода жидкости расположена в центре днища корпуса, а излучатель преимущественно в виде диска размещен параллельно днищу с зазором и имеет диаметр, меньше диаметра корпуса. При этом зазор составляет 1-10 мм, а площадь поперечного сечения трубы подвода жидкости больше площади кольцевого зазора, образованного излучателем и днищем. The specified technical result is achieved by the fact that in the device for ultrasonic treatment of a liquid containing a housing, an ultrasound transducer located in the lower part of the housing, a supply pipe for contaminated liquid and a discharge of liquid processed in the voiced space, the fluid supply pipe is located in the center of the bottom of the housing, and the emitter is mainly in the form of a disk placed parallel to the bottom with a gap and has a diameter less than the diameter of the housing. The gap is 1-10 mm, and the cross-sectional area of the fluid supply pipe is larger than the area of the annular gap formed by the emitter and the bottom.

Благодаря тому, что в кольцевом зазоре озвучиваемого пространства непрерывно находится небольшое количество загрязненной жидкости, ее частицы различной физической природы подвергаются мощному направленному потоку ультразвука, под действием которого происходит ее сильное диспергирование. Кроме того, процесс ускоряется за счет возникновения перепада давлений при переходе потока жидкости из трубы с большим поперечным сечением в кольцевой зазор, площадь которого значительно меньше. При этом подавляется жизнедеятельность микроорганизмов и происходит дегазация жидкости. Due to the fact that a small amount of contaminated liquid is continuously located in the annular gap of the voiced space, its particles of various physical nature undergo a powerful directed flow of ultrasound, under the influence of which it is strongly dispersed. In addition, the process is accelerated due to the occurrence of a pressure drop during the transition of the fluid flow from the pipe with a large cross section into the annular gap, the area of which is much smaller. At the same time, the vital activity of microorganisms is suppressed and degassing of the liquid occurs.

Т. е. в данном случае действует эффект переменного давления высокой частоты и амплитуды, который обеспечивается конструктивными особенностями устройства, а именно тем, что величина зазора оказывается много меньше длины ультразвуковой волны в обрабатываемой среде. That is, in this case, the effect of variable pressure of high frequency and amplitude acts, which is ensured by the design features of the device, namely, that the gap is much smaller than the length of the ultrasonic wave in the medium being processed.

Величина зазора между пластиной излучателя и днищем устройства подобрана опытным путем. Было обнаружено, что при расстоянии более 10 мм эффективность обработки уменьшается, а при уменьшении возрастает. При зазоре менее 1 мм резко возрастает гидравлическое сопротивление, что снижает производительность устройства. The gap between the emitter plate and the bottom of the device is selected empirically. It was found that with a distance of more than 10 mm, the processing efficiency decreases, and with a decrease increases. With a gap of less than 1 mm, the hydraulic resistance sharply increases, which reduces the performance of the device.

В источниках патентной и научной информации устройства для обработки жидкости ультразвуком с предлагаемой совокупностью существенных признаков не обнаружено. The sources of patent and scientific information of a device for treating a liquid with ultrasound with the proposed combination of essential features were not found.

Поэтому автор предполагает, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности "новизна". Therefore, the author assumes that the proposed technical solution meets the patentability criterion of "novelty."

На чертеже изображена схема устройства для обработки жидкости ультразвуком, где 1 - корпус, 2 - труба подвода загрязненной жидкости, расположенная в центре днища корпуса, 3 - труба отвода жидкости после обработки в озвучиваемом пространстве, 4 - излучатель ультразвука в виде диска, размещенный параллельно днищу корпуса, 5 - стержень для крепления излучателя на генераторе УЗ, 6 - генератор УЗ. The drawing shows a diagram of a device for treating a liquid with ultrasound, where 1 is a housing, 2 is a contaminated fluid supply pipe located in the center of the body bottom, 3 is a fluid removal pipe after processing in a voiced space, 4 is a disk-shaped ultrasound emitter parallel to the bottom housing, 5 - rod for mounting the emitter on the ultrasonic generator, 6 - ultrasonic generator.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. По трубе 2 подается загрязненная жидкость, которая поступает в озвучиваемое пространство в виде кольцевого зазора, образованного диском излучателя 4 и днищем корпуса 1. Из зазора жидкость попадает в пространство над диском, откуда через трубу 3 далее в емкость для разделения образующихся слоев загрязнявших жидкость компонентов. The proposed device operates as follows. A contaminated liquid is supplied through the pipe 2, which enters the voiced space in the form of an annular gap formed by the emitter disk 4 and the bottom of the housing 1. From the gap, the liquid enters the space above the disk, from where through the pipe 3 further into the container for separating the formed layers of the liquid polluting components.

Устройство было опробовано в схеме флотационной очистки сточных вод методом напорной флотации при расходе до 1 л/сек. The device was tested in a flotation wastewater treatment scheme using pressure flotation at a flow rate of up to 1 l / s.

Об эффективности его работы судили по снижению в 10 раз по сравнению с исходной величиной значения общего микробного числа (ОМЧ), а также по существенной общей дегазации воды при проходе по данному устройству при включенном ультразвуковом генераторе по сравнению со случаем его отключения. The effectiveness of its work was judged by a 10-fold decrease in comparison with the initial value of the total microbial number (TBC), as well as by the significant total degassing of water when passing through this device with the ultrasonic generator turned on, compared to the case when it was turned off.

Источники информации:
1. Патент РФ N 2067075, C 02 F 1/36, 27.09.96.Sources of information:
1. RF patent N 2067075, C 02 F 1/36, 09/27/96.

2. Авторское свидетельство СССР N 1636340, C 02 F 1/36, 23.01.91. 2. USSR author's certificate N 1636340, C 02 F 1/36, 01/23/91.

3. Авторское свидетельство СССР N 1100237, C 02 F 1/36, 30.06.84. 3. USSR author's certificate N 1100237, C 02 F 1/36, 06/30/84.

Claims

A device for cleaning liquid, comprising a housing, an ultrasound emitter located in the lower part of the housing, a pipe for supplying contaminated liquid and a discharge of liquid processed in the voiced space, characterized in that the pipe for supplying liquid is located in the center of the bottom of the housing, and the radiator is mainly in the form of a disk placed in parallel the bottom at a distance of 1 - 10 mm and forms an annular gap with the bottom of the body, the cross-sectional area of which is less than the cross-sectional area of the fluid supply pipe.