RU2169122C1

RU2169122C1 - Water ozonization plant and water ozonization method

Info

Publication number: RU2169122C1
Application number: RU2000131993/12A
Authority: RU
Inventors: Ю.М. Лужков; Ю.С. Соломонов; С.В. Храменков; Б.В. Никольский; гин Н.В. Кар; Н.В. Карягин; В.Г. Систер; Р.Ф. Ганиев; В.Г. Романовский; В.П. Подковыров; В.П. Георгиевский; В.М. Кулюкин; П.Б. Пилипенко
Original assignee: Лужков Юрий Михайлович; Соломонов Юрий Семенович; Храменков Станислав Владимирович; Никольский Борис Васильевич; Карягин Николай Васильевич; Систер Владимир Григорьевич; Ганиев Ривнер Фазылович; Романовский Валерий Герардович; Подковыров Виктор Петрович; Георгиевский Владимир Павлович; Кулюкин Валентин Михайлович; Пилипенко Петр Борисович
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2001-06-20
Also published as: WO2002102718A1

Abstract

FIELD: treatment of water by ozonization; decontamination of water in water supply systems. SUBSTANCE: water ozonization plant includes air preparation system connected with at least one ozone generator provided with power supply source, reaction reservoir made in form of hermetic contact basin with at least one disperser located in its lower portion made in form of porous plate at size of pores of 10 to 150 mcm or in form of plate with passages having form of truncated cone whose diameters at ozone inlet and outlet are equal respectively to 180-200 mcm and 100=150 mcm; plant includes also ozone treatment system made in form of at least one injector unit connected with source of water to be atomized and located above surface of water being treated fully covering it with water being atomized at volumetric ratio of water being atomized and water being treated in contact basin equal to 1-20: 100; individual components of plant may be combined in container-type modules. Invention contains also description of water ozonization method. It is good practice to excite resonance waves and oscillations in layer of water being treated by means of at least one wave generator or shock hydraulic waves. Plant is provided with additional system for treatment of excessive ozone made in form of additional contact basin whose water inlet is communicated with water outlet of main contact basin and water outlet is communicated with water inlet of main contact basin. EFFECT: enhanced efficiency and improved quality of water treatment due to increased degree of usage of ozone; possibility of forming mobile plant consisting of modules which do not require considerable heavy capital outlays. 25 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике обработки воды окислением с помощью озонирования. Оно может быть использовано, в частности, для обеззараживания питьевой воды в системах водоснабжения городов и других населенных пунктов, для дезинфекции оборотной воды бассейнов и для очистки сточных вод промышленных предприятий. The invention relates to techniques for treating water by oxidation using ozonation. It can be used, in particular, for the disinfection of drinking water in the water supply systems of cities and other settlements, for the disinfection of recycled water in pools and for the treatment of wastewater from industrial enterprises.

Привлекательность озона по сравнению с другими окислителями, применяемыми для обработки воды, обусловлена, в первую очередь, его высокими окислительными свойствами и способностью эффективно разрушать различные неорганические и органические соединения, а также патогенные микроорганизмы, в том числе стойкие к действию других окислителей, например хлора. Возможность производства озона на самой очистной станции исключает необходимость его подвоза и хранения. Кроме того, при озонировании воды у нее исчезают неприятный вкус и запах, повышается прозрачность и возрастает содержание растворенного кислорода. Разложение остаточного озона протекает быстро, с выделением кислорода, без образования токсичных соединений. The attractiveness of ozone compared to other oxidizing agents used to treat water is primarily due to its high oxidizing properties and its ability to effectively destroy various inorganic and organic compounds, as well as pathogenic microorganisms, including those resistant to other oxidizing agents, such as chlorine. The possibility of producing ozone at the treatment plant itself eliminates the need for its transportation and storage. In addition, when water is ozonized, its unpleasant taste and smell disappear, transparency increases and the content of dissolved oxygen increases. The decomposition of residual ozone proceeds quickly, with the release of oxygen, without the formation of toxic compounds.

Известно большое количество способов и устройств для получения чистой воды методом озонирования, в том числе способ получения воды с высокой концентрацией озона, включающий контактирование озонсодержащего газа с распыляемой в виде мелких капель исходной водой. Способ осуществляют в устройстве, включающем камеру, в верхней части которой расположены сопла для распыления исходной воды и патрубки для подвода озонсодержащего газа, а в нижней части, в которой накапливается обработанная вода, расположен патрубок для ее слива (EP 0430904 A1, C 02 F 1/78, 05.06.91). Недостатком этого технического решения является то, что оно не предусматривает разложения остаточных количеств озона, который выбрасывается в атмосферу. В связи с тем что ПДК озона в воздухе составляет 1 мг/м³, актуальной задачей является снижение его концентрации в газовых выбросах.A large number of methods and devices for producing pure water by the ozonation method are known, including a method for producing water with a high concentration of ozone, comprising contacting the ozone-containing gas with the source water sprayed in the form of small drops. The method is carried out in a device including a chamber, in the upper part of which nozzles for spraying the source water and nozzles for supplying ozone-containing gas are located, and in the lower part in which the treated water accumulates, there is a nozzle for draining it (EP 0430904 A1, C 02 F 1 / 78, 06/05/91). The disadvantage of this technical solution is that it does not provide for the decomposition of residual amounts of ozone that is released into the atmosphere. Due to the fact that the maximum concentration limit of ozone in the air is 1 mg / m ³ , the urgent task is to reduce its concentration in gas emissions.

Известная из RU 2114069 C1, C 02 F 1/78, 27.06.98 установка частично решает эту задачу. Она содержит озонатор, насос, соединенные трубопроводами две контактные емкости с вертикальными инжекционными элементами, образованными насадками кольцевого сечения для струйного истечения жидкости, заделанными в трубную решетку, и опускными трубами, вмонтированными в другую, ниже расположенную трубную решетку соосно с насадками. Над первой решеткой расположен штуцер подачи обрабатываемой воды, а над второй - штуцер подвода озоно-воздушной смеси. Штуцер отвода отработанной озоно-воздушной смеси соединен с устройством для разложения остаточного озона, например катализаторной коробкой. Это техническое решение позволяет повысить степень использования озона и уменьшить загрязнение окружающей среды. Однако данное устройство является довольно сложным. Кроме того, озон используется недостаточно полно в основном процессе и заметное количество этого газа теряется за счет его разложения. Known from RU 2114069 C1, C 02 F 1/78, 06/27/98 installation partially solves this problem. It contains an ozonizer, a pump, two contact containers connected by pipelines with vertical injection elements formed by annular nozzles for jet flow of liquid embedded in a tube sheet, and dip tubes mounted in another lower tube sheet coaxially with the nozzles. Above the first grate there is a nozzle for supplying treated water, and above the second one there is a nozzle for supplying an ozone-air mixture. The outlet fitting of the spent ozone-air mixture is connected to a device for decomposing residual ozone, for example, a catalyst box. This technical solution allows to increase the degree of utilization of ozone and reduce environmental pollution. However, this device is quite complex. In addition, ozone is not used fully enough in the main process and a significant amount of this gas is lost due to its decomposition.

Известно устройство для озонирования воды, содержащее систему подготовки воздуха, соединенную с генератором озона, снабженным источником электропитания, реакционную емкость, в нижней части которой расположены диспергаторы, сообщенные с генератором озона, а также систему обработки избыточного озона. Реализуемый в этом устройстве способ обработки воды включает синтез озона из предварительно охлажденного и осушенного воздуха, пропускание распыленного диспергатором озона через слой обрабатываемой воды, обработку избыточного озона путем его нагревания и разложения на катализаторе, а также фильтрацию воды (RU 2114790 C1, C 02 F 1/78, 10.07.1998). Указанные способ и устройство являются наиболее близким аналогом заявленного изобретения и имеют следующие недостатки: степень использования озона в процессе обработки воды не вполне оптимальная, образуется заметное количество остаточного озона, который расходуется непроизводительно, поступая на химическое разложение. A device for ozonation of water is known, containing an air preparation system connected to an ozone generator equipped with a power source, a reaction vessel, in the lower part of which are dispersants in communication with the ozone generator, as well as an excess ozone treatment system. The water treatment method implemented in this device includes the synthesis of ozone from pre-cooled and dried air, passing ozone dispersed by a dispersant through a layer of treated water, treating excess ozone by heating and decomposing it on a catalyst, and filtering water (RU 2114790 C1, C 02 F 1 / 78, 07/10/1998). The indicated method and device are the closest analogue of the claimed invention and have the following disadvantages: the degree of use of ozone in the process of water treatment is not quite optimal, a noticeable amount of residual ozone is formed, which is consumed unproductively, entering the chemical decomposition.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, являлось повышение эффективности и качества обработки воды за счет увеличения степени использования озона. Дополнительный результат заключается в обеспечении возможности создания мобильной установки, состоящей из модулей, не требующей больших капиталовложений. The technical problem to which the present invention is directed was to increase the efficiency and quality of water treatment by increasing the degree of use of ozone. An additional result is the ability to create a mobile installation consisting of modules that do not require large investments.

Поставленная задача решается тем, что установка для озонирования воды содержит систему подготовки воздуха, соединенную, по меньшей мере, с одним генератором озона, снабженным источником электропитания, реакционную емкость, в нижней части которой расположены диспергаторы, сообщенные с генератором озона, а также систему обработки избыточного озона и отличается от известной тем, что реакционная емкость выполнена в виде герметичного контактного бассейна, в нижней части которого расположен, по меньшей мере, один диспергатор, выполненный в виде пористой пластины с размерами пор 10-150 мкм или пластины с каналами в форме усеченного конуса, диаметр которых на входе и выходе озона составляет соответственно 180-200 мкм и 100-150 мкм, а система обработки избыточного озона выполнена в виде, по меньшей мере, одного блока форсунок, соединенных с источником распыляемой воды и размещенных над поверхностью обрабатываемой воды с обеспечением ее полного перекрытия распыляемой водой и объемного соотношения распыляемой и обрабатываемой в контактном бассейне воды, равного 1-20:100, при этом элементы установки могут быть объединены в отдельные модули контейнерного типа. The problem is solved in that the installation for ozonation of water contains an air preparation system connected to at least one ozone generator equipped with a power source, a reaction vessel, in the lower part of which are dispersants in communication with the ozone generator, as well as an excess processing system ozone and differs from the known one in that the reaction vessel is made in the form of a sealed contact pool, in the lower part of which is located at least one dispersant, made in ide of a porous plate with pore sizes of 10-150 μm or a plate with channels in the form of a truncated cone, the diameter of which at the input and output of ozone is 180-200 μm and 100-150 μm, respectively, and the excess ozone processing system is made in the form of at least , one block of nozzles connected to a source of sprayed water and placed above the surface of the treated water to ensure its complete overlap with the sprayed water and the volume ratio of the sprayed and treated water in the contact pool is 1-20: 100, while Tanks can be combined into separate container-type modules.

Форсунки могут быть сообщены с системой подачи воды в контактный бассейн или с системой рециркуляции обрабатываемой в контактном бассейне воды. The nozzles can be in communication with the water supply system to the contact pool or with the recirculation system of the water processed in the contact pool.

Установка может быть снабжена, по меньшей мере, одним волновым генератором или устройством для возбуждения ударных волн, размещенным в нижней части контактного бассейна. The installation can be equipped with at least one wave generator or a device for exciting shock waves located in the lower part of the contact pool.

Предпочтительно диспергаторы и/или волновые генераторы объединены в соответствующие блоки. Preferably, dispersants and / or wave generators are combined in respective blocks.

В частном случае, пластины диспергатора выполнены толщиной 3-6 мм. In the particular case, the dispersant plates are made of a thickness of 3-6 mm.

Для повышения степени производительного использования озона установку снабжают дополнительной системой обработки избыточного озона, выполненной в виде дополнительного контактного бассейна, вход для воды которого сообщен с выходом для воды основного контактного бассейна, а выход для воды - с входом для воды основного контактного бассейна, при этом в дополнительном контактном бассейне может быть размещен, по меньшей мере, один волновой генератор или устройство для возбуждения ударных волн. To increase the degree of productive use of ozone, the installation is equipped with an additional system for processing excess ozone, made in the form of an additional contact pool, the water input of which is connected to the water outlet of the main contact pool, and the water outlet is connected to the water input of the main contact pool, at least one wave generator or device for exciting shock waves can be placed in an additional contact pool.

Предпочтительно в дополнительном контактном бассейне расположены диспергаторы озона, сообщенные с выходом газа из основного контактного бассейна. Preferably, in an additional contact pool, ozone dispersants are arranged in communication with the gas outlet from the main contact pool.

Наиболее предпочтительно основной и/или дополнительный герметичный контактный бассейн разделен на секции вертикальными, поперечными, поочередно примыкающими ко дну и установленными с зазором относительно дна перегородками, при этом в каждой секции размещен блок форсунок, предпочтительно установленных с возможностью поворота и направления струй распыляемой воды навстречу потоку обрабатываемой воды, перетекающей из секции в секцию от входа в контактный бассейн к его выходу. Most preferably, the main and / or additional hermetic contact pool is divided into sections by vertical, transverse, alternately adjacent to the bottom and installed with a gap relative to the bottom partitions, while in each section there is a block of nozzles, preferably mounted to rotate and direct the jets of sprayed water towards the flow treated water flowing from section to section from the entrance to the contact pool to its exit.

В частности, количество секций в контактном бассейне составляет 2-10 и диспергаторы размещены в каждой секции. В каждой секции также могут быть размещены генераторы волновых колебаний или устройства для возбуждения ударных волн. In particular, the number of sections in the contact pool is 2-10 and dispersants are placed in each section. In each section, wave oscillators or devices for exciting shock waves can also be placed.

В частном случае, электроды генератора озона выполнены в виде дисков, предпочтительно гофрированных, при этом зазор между дисками предпочтительно находится в пределах 0,5-1 мм. In the particular case, the electrodes of the ozone generator are made in the form of disks, preferably corrugated, while the gap between the disks is preferably in the range of 0.5-1 mm.

Дополнительно могут быть предусмотрены система фильтрации воды до подачи ее в контактный бассейн и/или после него и система охлаждения синтезированного озона. In addition, a water filtration system may be provided before it is supplied to and / or after the contact pool and a synthesized ozone cooling system.

Другие отличия заключаются в том, что установка может быть снабжена блоком очистки отработанного газа перед выбросом в атмосферу путем его нагревания и/или пропускания через слой катализатора, блоком контроля и управления. Other differences are that the installation can be equipped with an exhaust gas purification unit before being discharged into the atmosphere by heating and / or passing through a catalyst bed, a control and control unit.

Одно из частных воплощений изобретения предусматривает выполнение установки в виде отдельных модулей контейнерного типа, состоящих из модуля подготовки воздуха, содержащего блок охлаждения и осушки воздуха, модуля получения озона, включающего, по меньшей мере, один генератор озона и, возможно, систему его охлаждения, реакторного модуля, объединяющего контактный бассейн и систему обработки избыточного озона и, возможно, блока очистки отработанного газа, модуля системы контроля и управления, модуля энергообеспечения и соединительной арматуры. One of the private embodiments of the invention provides for the installation in the form of separate container-type modules, consisting of an air preparation module containing an air cooling and drying unit, an ozone production module comprising at least one ozone generator and, possibly, a reactor cooling system a module combining a contact pool and a system for processing excess ozone and, possibly, an exhaust gas purification unit, a control and management system module, an energy supply module and a connecting ar Aturi.

Реализуемый в охарактеризованном выше устройстве способ озонирования воды включает синтез озона из предварительно охлажденного и осушенного воздуха, пропускание распыленного диспергатором озона через слой обрабатываемой воды и обработку избыточного озона, при этом распыление озона ведут при помощи, по меньшей мере, одного диспергатора, выполненного в виде пористой пластины с размерами пор 10-150 мкм или пластины с каналами в форме усеченного конуса, диаметр которых на входе и выходе озона составляет соответственно 180-200 мкм и 100-150 мкм, а обработку избыточного озона осуществляют путем распыления воды над всей поверхностью обрабатываемой воды при их объемном соотношении, соответственно равном 1-20: 100, при этом элементы установки могут быть выполнены в виде отдельных модулей контейнерного типа. The method of water ozonation implemented in the device described above includes the synthesis of ozone from pre-cooled and dried air, passing the ozone dispersed by the dispersant through a layer of treated water and treating the excess ozone, wherein the ozone is sprayed using at least one dispersant made in the form of a porous plates with pore sizes of 10-150 μm or plates with channels in the form of a truncated cone, the diameter of which at the input and output of ozone is 180-200 μm and 100-150 μm, respectively, and rabotku excess ozone is carried out by spraying water over the whole surface of the treated water at a volume ratio of respectively equal to 1-20: 100, with the installation elements can be formed as a separate container-type modules.

Предпочтительно в слое обрабатываемой воды возбуждают резонансные волны и колебания при помощи, по меньшей мере, одного волнового генератора или возбуждают ударные гидравлические волны. Preferably, resonant waves and vibrations are excited in the layer of the treated water by means of at least one wave generator, or shock hydraulic waves are excited.

В частном случае, часть воды, обработанной озоном, подвергают дополнительной обработке озоном, возможно, при возбуждении ударных волн или резонансных волн и колебаний, после чего ее возвращают в воду, подвергшуюся первичной обработке. In the particular case, part of the water treated with ozone is subjected to additional treatment with ozone, possibly by exciting shock waves or resonant waves and vibrations, after which it is returned to the water that has undergone primary treatment.

Предпочтительно основную и/или дополнительную обработку воды озоном ведут в герметичном контактном бассейне, разделенном на секции вертикальными поперечными поочередно примыкающими ко дну и установленными с зазором относительно дна перегородками, при этом обрабатываемую воду подают последовательно из одной секции в другую поочередно восходящими и нисходящими потоками, причем предпочтительно в каждой секции потоки обрабатываемой и распыляемой воды направляют навстречу друг другу. Preferably, the main and / or additional water treatment with ozone is carried out in an airtight contact pool, divided into sections by vertical transverse alternately adjacent to the bottom and installed with a gap relative to the bottom partitions, while the treated water is supplied sequentially from one section to another alternately ascending and descending flows, and preferably in each section the streams of the treated and sprayed water are directed towards each other.

Перед подачей в генератор озона воздух осушают до точки росы -60 - -70^oC предпочтительно методом захолаживания.Before being fed to the ozone generator, the air is drained to a dew point of -60 - -70 ^o C, preferably by cooling.

Для повышения степени растворения озона в воде перед подачей в обрабатываемую воду его охлаждают. To increase the degree of dissolution of ozone in water, it is cooled before being fed into the treated water.

В частном случае, перед подачей на обработку озоном и/или после этой обработки воду очищают путем фильтрации. In the particular case, before being fed to the ozone treatment and / or after this treatment, the water is purified by filtration.

В другом частном случае, перед выбросом в атмосферу отработанного газа его нагревают и/или пропускают через слой катализатора. In another particular case, before being discharged into the atmosphere, the exhaust gas is heated and / or passed through a catalyst bed.

Именно совокупность существенных признаков изобретения, отраженных в независимых пунктах формулы, обеспечивает получение указанного выше технического результата, а признаки зависимых пунктов усиливают этот результат. It is the totality of the essential features of the invention, reflected in the independent claims, that provides the above technical result, and the signs of dependent claims reinforce this result.

Указанные пористость или, альтернативно, форма и размеры каналов пластин диспергатора способствуют тонкому распылению озона, его хорошей растворимости в воде и эффективному воздействию на примеси. Наличие, по крайней мере, одного волнового генератора, возбуждающего в обрабатываемой воде колебания, или устройства для создания ударных волн усиливает этот эффект. The indicated porosity or, alternatively, the shape and size of the channels of the dispersant plates contribute to the fine atomization of ozone, its good solubility in water and its effective effect on impurities. The presence of at least one wave generator that excites vibrations in the treated water or a device for generating shock waves enhances this effect.

Волновой генератор, установленный в проточной системе, какой, по существу, является контактный бассейн, использует часть потока обрабатываемой воды. При этом волновой генератор трансформирует энергию потока в энергию колебаний и волн, возникающих в обрабатываемой воде. Благодаря волнам вода получает значительную постоянную скорость. Кроме того, в обрабатываемой воде происходит рождение и схлопывание кавитационных пузырей, значительное вихреобразование, возбуждение резонансных волн таких характеристик, при которых проявляется эффект резонансной турбулизации и перемешивания озона и воды. Нестационарные волновые процессы способствуют значительному повышению скорости и улучшению качества диспергирования и растворения озона в обрабатываемой воде, снижают энергоемкость процесса. A wave generator mounted in a flow system, which is essentially a contact pool, uses part of the flow of treated water. In this case, the wave generator transforms the energy of the flow into the energy of vibrations and waves that arise in the treated water. Thanks to the waves, water receives a significant constant speed. In addition, cavitation bubbles are born and collapsed in the treated water, significant vortex formation, excitation of resonance waves of such characteristics, which manifest the effect of resonant turbulization and mixing of ozone and water. Unsteady wave processes contribute to a significant increase in speed and improve the quality of dispersion and dissolution of ozone in the treated water, reduce the energy intensity of the process.

Наличие блока форсунок, размещенных указанным выше образом, и обеспечение оптимального объемного соотношения распыляемой и обрабатываемой в контактном бассейне воды позволяют снизить до минимума количество остаточного озона, подаваемого в дальнейшем в блок нагрева и/или катализаторный блок. The presence of a block of nozzles placed in the above manner, and ensuring the optimal volumetric ratio of the water sprayed and treated in the contact pool, make it possible to minimize the amount of residual ozone supplied in the future to the heating block and / or catalyst block.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана схема установки для озонирования воды в виде модулей контейнерного типа (один из предпочтительных вариантов выполнения установки по данному изобретению). The invention is illustrated by the drawing, which shows the installation diagram for ozonation of water in the form of container-type modules (one of the preferred embodiments of the installation according to this invention).

Установка включает модуль подготовки воздуха 1, содержащий блок охлаждения и осушки воздуха 2, модуль получения озона 3, включающий генераторы озона 4, реакторный модуль 5, объединяющий контактный бассейн 6, в нижней части которого размещены диспергаторы 7, а в верхней части над поверхностью обрабатываемой воды установлены форсунки 8. Контактный бассейн 6 может быть выполнен в виде одной секции или разделен перегородками 9 на две и более секций. Предпочтительно в нижней части бассейна устанавливают волновые генераторы (не показаны) или устройства для возбуждения ударных волн (не показаны). Устройство для возбуждения ударных волн может быть выполнено, например, в виде сетки из токопроводящего материала. На эту сетку подают импульсы электрического тока, величина которого определена из условия достаточно быстрого (мгновенного) ее разогрева, при этом происходит быстрое закипание воды вблизи сетки, образование зон повышенного давления, являющихся источником ударных волн. Также устройство для возбуждения ударных волн может быть выполнено в виде кавитатора, например дополнительной емкости, полость которой через клапан сообщена с полостью контактного бассейна. В дополнительную емкость подают воду, повышают в ней давление по сравнению с давлением в контактном бассейне, после чего быстро открывают клапан. В результате образуются ударные волны. Установка включает также модуль системы контроля и управления 10 и модуль энергообеспечения
Установка работает следующим образом. Атмосферный воздух обычно под давлением 4-6 атм подают в модуль 1, где происходит его очистка и осушка в блоках 2. Затем осушенный воздух подают в модуль 3, где при помощи генераторов озона 4, соединенных с источником электропитания, расположенным в модуле 11, синтезируют озон. Полученную газовую смесь озона с воздухом направляют в модуль 5, распыляют при помощи диспергаторов 7 и пропускают через слой обрабатываемой воды, находящейся в контактном бассейне 6. Предпочтительно обработку воды ведут в проточном контактном бассейне, в котором вода с заданной скоростью (расходом) протекает от входа к выходу. С целью интенсификации процесс осуществляют в присутствии волновых генераторов или устройства для возбуждения ударных волн. Наличие этих устройств обеспечивает отрыв более мелких пузырьков озона от диспергаторов, т.е. еще до того, как они увеличатся до размеров, при которых они отрываются за счет архимедовой силы, а также обеспечивает более интенсивное перемешивание газа с обрабатываемой водой. Следует отметить, что размер пузырьков газа не должен быть менее 1-2 мм, т. к. при таких размерах пузырьков замедляется их всплытие, вследствие чего часть озона уносится с обрабатываемой водой. Остаточный озон, прошедший через слой воды, поступает в пространство над поверхностью обрабатываемой воды в контактном бассейне. Большая часть остаточного озона поглощается водой, распыляемой через форсунки 8, в которые может подаваться свежая вода из системы подачи воды в контактный бассейн или системы рециркуляции обрабатываемой в контактном бассейне воды. Отработанный озон, который не был поглощен распыляемой водой, направляют на дальнейшую утилизацию, например диспергируют в дополнительном контактном бассейне (не показан), вход для воды которого сообщен с выходом для воды основного контактного бассейна, а выход для воды - с входом для воды основного контактного бассейна, при этом в дополнительном контактном бассейне могут быть размещены волновые генераторы. Остаточный озон также поглощается распыляемой водой.The installation includes an air preparation module 1, which contains an air cooling and drying unit 2, an ozone production module 3, including ozone generators 4, a reactor module 5, which combines a contact pool 6, in the lower part of which dispersants 7 are placed, and in the upper part above the surface of the treated water nozzles are installed 8. The contact pool 6 can be made in the form of one section or divided by partitions 9 into two or more sections. Preferably, wave generators (not shown) or shock wave excitation devices (not shown) are installed in the lower part of the pool. A device for exciting shock waves can be performed, for example, in the form of a grid of conductive material. Electric current pulses are fed to this grid, the magnitude of which is determined from the condition of its rather rapid (instantaneous) heating, while water boils rapidly near the grid, and high pressure zones are formed, which are the source of shock waves. Also, a device for exciting shock waves can be made in the form of a cavitator, for example, an additional tank, the cavity of which is connected through the valve with the cavity of the contact pool. Water is supplied to the additional tank, the pressure is increased in it compared to the pressure in the contact pool, after which the valve is quickly opened. As a result, shock waves form. The installation also includes a control and management system module 10 and an energy supply module
Installation works as follows. Atmospheric air is usually supplied under pressure 4-6 atm to module 1, where it is cleaned and dried in blocks 2. Then, dried air is supplied to module 3, where, using ozone generators 4 connected to a power source located in module 11, they are synthesized ozone. The resulting gas mixture of ozone with air is sent to module 5, sprayed using dispersants 7 and passed through a layer of treated water located in the contact pool 6. Preferably, the water is treated in a flowing contact pool in which water flows from the inlet at a given speed (flow rate) to the exit. For the purpose of intensification, the process is carried out in the presence of wave generators or a device for exciting shock waves. The presence of these devices ensures the separation of smaller ozone bubbles from dispersants, i.e. even before they increase to the size at which they come off due to the Archimedean force, and also provides more intensive mixing of the gas with the treated water. It should be noted that the size of the gas bubbles should not be less than 1-2 mm, because at such sizes of the bubbles their ascent slows down, as a result of which part of the ozone is carried away with the treated water. Residual ozone passing through the water layer enters the space above the surface of the treated water in the contact pool. Most of the residual ozone is absorbed by the water sprayed through nozzles 8, into which fresh water can be supplied from the water supply system to the contact pool or the recirculation system of the water processed in the contact pool. The spent ozone, which was not absorbed by the sprayed water, is sent for further disposal, for example, dispersed in an additional contact pool (not shown), the water inlet of which is connected to the water outlet of the main contact pool, and the water outlet to the water inlet of the main contact pool, while in an additional contact pool can be placed wave generators. Residual ozone is also absorbed by sprayed water.

Альтернативно остаточный озон из основного контактного бассейна подают в устройство для его утилизации (не показано), где его нагревают и/или пропускают через катализатор. Alternatively, the residual ozone from the main contact pool is supplied to a device for its disposal (not shown), where it is heated and / or passed through the catalyst.

В процессе озонирования воды осуществляют контроль качества воды на входе и выходе установки, т.е. анализируют состав примесей. Также возможно контролировать давление или расход воды, давление воздуха и озона и другие показатели. Перед проведением озонирования вода может быть очищена разными способами, например многоступенчатой фильтрацией. В тех случаях, когда при обработке озоном в воде образуются осадок или взвесь твердых включений, предусматривают ее фильтрование перед подачей потребителю. Блоки фильтрации на чертеже не показаны. In the process of ozonation of water, water quality is monitored at the inlet and outlet of the installation, i.e. analyze the composition of impurities. It is also possible to control the pressure or flow rate, air pressure and ozone and other indicators. Before ozonation, water can be purified in various ways, for example by multi-stage filtration. In those cases when a precipitate or a suspension of solid inclusions is formed during treatment with ozone in water, it is filtered before being supplied to the consumer. Filter blocks are not shown in the drawing.

Пример 1. Example 1

Для обработки воды озоном использовали вышеописанную установку, схема которой показана на чертеже. Атмосферный воздух охлаждали и осушали в блоках 2 до точки росы -60^oC, после чего воздух под давлением 1,6 кгс/см² и температуре 5^oC подавали в генераторы озона 4. Полученную газовую смесь озона с воздухом вводили в контактный бассейн 5. Обрабатываемая вода протекала со скоростью 2 см/с от входа в контактный бассейн к его выходу, проходя последовательно первую и вторую секции. Высота слоя воды составляла 4 м. Полное обновление воды в бассейне происходило в течение 20 мин. В его нижней части равномерно по всему поперечному сечению были расположены диспергаторы 7, выполненные в виде пористых пластин толщиной 4 мм с размерами пор 70 мкм, через которые вводили озон. На поверхности дисков образовывались пузырьки газа, которые при достижении размера 2-2,5 мм отрывались и, проходя через слой воды, перемешивались с ней и растворялись (растворимость озона в воде составляет 210-400 мг/л в диапазоне температур от +2 до +20^oC). Концентрация озона в воде составляла 20 мг/л. Озон вступал в химическую реакцию с находящимися в воде примесями и окислял их. Коэффициент использования озона в слое воды составлял 90%. Остаточное количество озона поступало в верхнюю часть контактного бассейна и взаимодействовало с распыляемой через форсунки 8 свежей водой, вводимой из системы подачи воды в бассейн. Размер капель составлял 1-2 мм. Объемное соотношение распыляемой воды и находящейся в контактном бассейне обрабатываемой воды составляло 1-30. Коэффициент использования озона при этом повышался до 98%. Перед выбросом в атмосферу утилизировали путем нагревания до температуры 90^oC. Система контроля и управления обеспечивала бесперебойную подачу воды, ее обработку, контроль различных параметров и блокировку от нештатных ситуаций.For the treatment of water with ozone, the above-described installation was used, the scheme of which is shown in the drawing. Atmospheric air was cooled and dried in blocks 2 to a dew point of -60 ^o C, after which air was supplied to ozone generators 4 under a pressure of 1.6 kgf / cm ² and a temperature of 5 ^o C. The resulting gas mixture of ozone with air was introduced into a contact pool 5 The treated water flowed at a speed of 2 cm / s from the entrance to the contact pool to its exit, passing through the first and second sections sequentially. The height of the water layer was 4 m. Full renewal of water in the pool took place within 20 minutes. In its lower part, dispersing agents 7 were arranged uniformly over the entire cross section, made in the form of porous plates 4 mm thick with pore sizes of 70 μm, through which ozone was introduced. Gas bubbles formed on the surface of the disks, which, upon reaching a size of 2-2.5 mm, detached and, passing through a layer of water, mixed with it and dissolved (the solubility of ozone in water is 210-400 mg / l in the temperature range from +2 to + 20 ^o C). The ozone concentration in water was 20 mg / L. Ozone reacted chemically with the impurities in the water and oxidized them. The ozone utilization in the water layer was 90%. The remaining amount of ozone entered the upper part of the contact pool and interacted with fresh water sprayed through nozzles 8 introduced from the water supply system to the pool. The droplet size was 1-2 mm. The volume ratio of the sprayed water and the treated water located in the contact pool was 1-30. The ozone utilization rate in this case increased to 98%. Before being discharged into the atmosphere, it was disposed of by heating to a temperature of 90 ^o C. The monitoring and control system ensured an uninterrupted supply of water, its treatment, monitoring of various parameters and blocking from emergency situations.

В таблице приведены некоторые показатели качества воды до обработки озоном и после нее. Представленные данные свидетельствуют о высоком качестве обработки воды озоном, проведенной предложенным способом с использованием предложенного устройства. The table below shows some indicators of water quality before and after ozone treatment. The data presented indicate a high quality water treatment with ozone, carried out by the proposed method using the proposed device.

Пример 2. Example 2

Осуществляли аналогично примеру 1, за исключением того, что вместо установки контейнерного типа использовали стационарную установку, контактный бассейн в которой был разделен на 4 секции вертикальными, поперечными, поочередно примыкающими ко дну и установленными с зазором относительно дна перегородками. В каждой секции был размещен блок форсунок, установленных с возможностью поворота и направления струй распыляемой воды навстречу потоку обрабатываемой воды, перетекающей из секции в секцию от входа в контактный бассейн к его выходу со скоростью 4 см/с. В качестве диспергаторов применяли пластины толщиной 6 мм с каналами в форме усеченного конуса, диаметр которых на входе и выходе озона составлял соответственно 200 мкм и 150 мкм. В нижней части каждой секции бассейна устанавливали волновые генераторы. Размер пузырьков газа, срывающихся с диспергаторов, при этом составлял 2-2,5 мм. Объемное соотношение распыляемой воды, в качестве которой использовали воду из системы рециркуляции бассейна, и находящейся в контактном бассейне обрабатываемой воды составляло 1-50. Кроме того, использовали дополнительный контактный бассейн, выполненный идентично основному, в который через диспергаторы вводили остаточную озоно-воздушную смесь из основного бассейна. Полученная в результате обработки вода отвечала всем стандартам качества питьевой воды. Carried out analogously to example 1, except that instead of installing the container type used a stationary installation, the contact pool in which was divided into 4 sections by vertical, transverse, alternately adjacent to the bottom and installed with a gap relative to the bottom of the partitions. In each section, a block of nozzles was installed, installed with the possibility of rotation and direction of sprayed water jets towards the flow of treated water flowing from section to section from the entrance to the contact pool to its outlet at a speed of 4 cm / s. As dispersants, we used 6 mm thick plates with channels in the shape of a truncated cone, the diameter of which at the input and output of ozone was 200 μm and 150 μm, respectively. Wave generators were installed in the lower part of each section of the pool. The size of the gas bubbles, tearing from the dispersant, was 2-2.5 mm The volume ratio of the sprayed water, which was used as water from the pool recirculation system, and the treated water located in the contact pool was 1-50. In addition, an additional contact pool was used, identical to the main one, into which the residual ozone-air mixture from the main pool was introduced through dispersants. The water obtained as a result of the treatment met all drinking water quality standards.

Claims

1. Installation for ozonation of water, containing an air preparation system connected to at least one ozone generator equipped with a power source, a reaction vessel, in the lower part of which are dispersants in communication with the ozone generator, as well as a system for processing excess ozone, characterized the fact that the reaction vessel is made in the form of a sealed contact pool, in the lower part of which at least one dispersant is located, made in the form of a porous plate with pore sizes of 10 - 150 microns or plates with channels in the form of a truncated cone, the diameter of which at the inlet and outlet of ozone is, respectively, 180 - 200 μm and 100 - 150 μm, and the processing system for excess ozone is made in the form of at least one unit of nozzles connected to the source sprayed water and placed above the surface of the treated water to ensure its complete overlap with the sprayed water and a volume ratio of sprayed and treated in the contact pool of water equal to 1 - 20: 100, while the elements of the installation can be combined into a separate s container-type modules.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the nozzles are in communication with a system for supplying water to the contact pool or with a recirculation system for the water processed in the contact pool.

3. Installation according to claim 1 or 2, characterized in that it is equipped with at least one wave generator or device for exciting shock waves located in the lower part of the contact pool.

4. Installation according to any one of paragraphs.1 to 3, characterized in that the dispersant and / or wave generators are combined in appropriate blocks.

5. Installation according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the dispersant plates are made of a thickness of 3-6 mm.

6. Installation according to any one of paragraphs.1 to 5, characterized in that it is equipped with an additional system for processing excess ozone, made in the form of an additional contact pool, the water inlet of which is connected to the water outlet of the main contact pool, and the water outlet to the entrance for the water of the main contact pool, while in the additional contact pool can be placed wave generators or devices for exciting shock waves.

7. Installation according to any one of claims 1 to 6, characterized in that in the additional contact pool there are ozone dispersants in communication with the gas outlet from the main contact pool.

8. Installation according to any one of paragraphs.1 to 7, characterized in that the main and / or additional sealed contact pool is divided into sections by vertical, transverse, alternately adjacent to the bottom and installed with a gap relative to the bottom partitions, in each section there is a nozzle block, preferably installed with the possibility of rotation and direction of the sprayed water jets towards the flow of treated water flowing from section to section from the entrance to the contact pool to its exit.

9. Installation according to any one of paragraphs.1 to 8, characterized in that the number of sections in the contact pool is 2 to 10 and dispersants are placed in each section.

10. Installation according to any one of paragraphs.1 to 9, characterized in that the wave generators or devices for exciting a shock wave are installed in each section.

11. Installation according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the ozone generator electrodes are made in the form of disks, preferably corrugated, while the gap between the disks is preferably in the range of 0.5 - 1 mm.

12. Installation according to any one of claims 1 to 11, characterized in that a water filtration system is provided before it is supplied to and / or after the contact pool.

13. Installation according to any one of claims 1 to 12, characterized in that it is additionally equipped with an ozone cooling system.

14. Installation according to any one of paragraphs.1 to 13, characterized in that it is additionally equipped with an exhaust gas purification unit before being discharged into the atmosphere by heating and / or passing through a catalyst bed.

15. Installation according to any one of paragraphs.1 to 14, characterized in that it is equipped with a control unit.

16. Installation according to any one of paragraphs.1 to 15, characterized in that it is made in the form of separate modules of a container type, consisting of an air preparation module containing an air cooling and dehumidification unit, an ozone production module comprising at least one ozone generator and, possibly, its cooling system, a reactor module combining a contact pool and a system for processing excess ozone and, possibly, an exhaust gas purification unit, a control and management system module, an energy supply module and connecting fittings.

17. A method of water ozonation, including the synthesis of ozone from pre-cooled and dried air, passing the ozone dispersed by the dispersant through a layer of treated water and treating the excess ozone, characterized in that the ozone is sprayed using at least one dispersant made in the form of a porous plates with pore sizes of 10 - 150 μm or plates with channels in the form of a truncated cone, the diameter of which at the inlet and outlet of ozone is, respectively, 180 - 200 μm and 100 - 150 μm, and the processing of excess ozone suschestvlyayut by spraying water over the whole surface of the treated water when a volume ratio respectively equal to 1 - 20: 100, with the installation elements can be formed as a separate container-type modules.

18. The method according to 17, characterized in that the resonant waves and vibrations are excited in the layer of the treated water using at least one wave generator, or shock waves are excited.

19. The method according to p. 17 or 18, characterized in that a portion of the water treated with ozone is subjected to additional treatment with ozone, possibly by excitation of resonant waves and oscillations or excitation of shock waves, after which it is returned to the water subjected to the primary treatment.

20. The method according to any one of paragraphs.17 to 19, characterized in that the main and / or additional treatment of water with ozone is carried out in an airtight contact pool, divided into sections by vertical transverse alternately adjacent to the bottom and installed with a gap relative to the bottom of the partitions, while being processed water is supplied sequentially from one section to another in successive upward and downward flows, moreover, preferably, in each section the flows of the treated and sprayed water are directed towards each other.

21. The method according to any one of paragraphs.17 to 20, characterized in that before being fed to the ozone generator, the air is drained to the dew point (-60) - (-70) ° C.

22. The method according to any one of paragraphs.17 to 21, characterized in that the air is drained by cooling.

23. The method according to any one of paragraphs.17 to 22, characterized in that the ozone is cooled before being fed into the treated water.

24. The method according to any one of paragraphs.17 to 23, characterized in that before applying to the treatment with ozone and / or after this treatment, the water is purified by filtration.

25. The method according to any one of paragraphs.17 to 24, characterized in that before the exhaust gas is discharged into the atmosphere, it is heated and / or passed through a catalyst bed.