RU224112U1

RU224112U1 - Озонатор воды

Info

Publication number: RU224112U1
Application number: RU2023133672U
Authority: RU
Inventors: Игорь Олегович Зубков; Инесса Анатольевна Миненко; Михаил Юрьевич Артамонов
Original assignee: Инесса Анатольевна Миненко
Filing date: 2023-12-18
Publication date: 2024-03-18

Abstract

Полезная модель относится к технике обработки воды окислением с помощью озонирования и может быть использована, в частности в медицине в клинической практике для лечения больных по широкому спектру методик, а также для озонотерапии в косметологии. Озонатор воды выполнен в виде единого блока и содержит емкость с обрабатываемой водой, циркуляционный жидкостной насос с всасывающим и нагнетательным патрубком, эжектор, снабженный соплом высоконапорного потока, приемной камерой, сообщенной с источником озона, камерой смешивания воды и озона и диффузором. Всасывающий патрубок жидкостного насоса сообщен с емкостью, а напорный патрубок - с высоконапорным соплом эжектора. Выход эжектора связан с группой последовательно установленных статических смесителей. Между эжектором и статическими смесителями установлен импульсный источник ультразвуковых колебаний частотой более 20 кГц и менее 40 кГц с интенсивностью ультразвуковых колебаний в интервале 0,6-1,2 Вт/ см. Выход из группы статических смесителей сообщен с сепаратором отделения излишнего газа от воды с водной и газовой частями. Водная часть сепаратора сообщена с емкостью, а газовая его часть сообщена с деструктором, имеющим отверстие для выхода озона, и снабжена гидрозатвором. Емкость снабжена краном подпитки сетевой воды, всасывающий патрубок жидкостного насоса снабжен обратным клапаном с сетчатым фильтром. Технический результат: повышение эффективности работы устройства очистки жидкости за счет увеличения скорости растворения в ней озона, снижения расхода озона. 1 ил.

Description

Полезная модель относится к технике обработки воды окислением с помощью озонирования и может быть использована, в частности в медицине в клинической практике для лечения больных по широкому спектру методик, а также для озонотерапии в косметологии.

С гигиенической точки зрения, озонирование - один из лучших способов обеззараживания питьевой воды. При высокой степени обеззараживания оно обеспечивает ее наилучшие органолептические показатели и отсутствие высокотоксичных и канцерогенных продуктов в очищенной воде. Существенный недостаток метода - отсутствие длительного пролонгированного действия, в отличие от хлорирования.

Преимущество озонирования воды заключается в отсутствии необходимости в реагентах, а также в полной безопасности полученной питьевой воды через 30-60 минут после фильтрования.

Озон имеет ярко выраженный бактерицидный характер, действует в течение нескольких минут, остатки озона превращаются в кислород. По своей сути, озонирование ускоряет биологический процесс самоочищения воды.

Из уровня техники известны устройства, в которых для очистки и обеззараживания природных и сточных вод, а также в медицинских и косметических целях используется озонирование. Почти все известные патенты и научные публикации направлены или на повышение коэффициента полезного действия генератора озона, в частности, см. патенты DE 19712007 A1; US 6905659 B2; CN 1421382 A; DE 2020800A1 или на расширение спектра применения озонирования, в частности они описаны в работах и патентах японских корпораций MITSUBISHI ELECTRIC CORP и TOSHIBA KAWASAKI KK, как например JPH 0859210 A и JPH 0919694 A.

Все перечисленные патенты обладают одним и тем же недостатком - это громоздкость и сложность конструкции устройства, а также невозможность использовать данные устройства в медицинских и косметических целях.

Известны узкоспециализированные озонаторы, конструкция которых позволяет им выполнять только конкретные задачи, такие как WO 2008028723 A1; DE 202008001501 U1; RU 2249445 С2 и RU 2252004 C2.

Эти озонаторы не способны выполнять целый ряд бытовых функций и применяться в косметологии.

Известны среди патентов и малогабаритные озонирующие устройства, см. например, DE 202015009687 U1; ЕР 2388018 А1, которые направлены лишь на мобильность озонирующих устройств и не могут иметь универсального применения.

Метод озонирования технически сложен, требует больших расходов электроэнергии и использования сложной аппаратуры, которой нужно высококвалифицированное обслуживание. Необходимо учитывать некоторые особенности озонирования. Прежде всего, нужно помнить о быстром разрушении озона, то есть отсутствии такого длительного действия, как у хлора. Озонирование может вызвать образование дополнительных осадков, поэтому нужно предусматривать после озонирования фильтрование воды через активный уголь. В результате озонирования образуются побочные продукты, включающие альдегиды, кетоны, органические кислоты, броматы (в присутствии бромидов), пероксиды и другие соединения. При воздействии на гуминовые кислоты, где есть ароматические соединения фенольного типа, может появиться и фенол. Некоторые химические соединения стойки к озону.

Эти недостатки озонирования могут быть устранены при совместной обработке воды озоном и импульсными ультразвуковыми колебаниями.

Сочетание физических и химических методов обеззараживания, в частности ультразвука, повышающего эффективность действия озона, позволяет значительно повысить эпидемическую безопасность сточной и питьевой воды и минимизировать образование побочных продуктов за счет существенного снижения концентрации используемого озона.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является озонатор жидкости, выполненный в виде единого блока и содержащий емкость с обрабатываемой жидкостью, циркуляционный жидкостной насос с всасывающим и нагнетательным патрубками, эжектор, снабженный соплом высоконапорного потока, приемной камерой, сообщенной с источником озона, камерой смешивания жидкости и озона и диффузором, при этом всасывающий патрубок жидкостного насоса сообщен с емкостью, а напорный его патрубок связан с высоконапорным соплом озонатора (см. WO 2016105239 A1, опуб., 30.06.2016).

При работе данного устройства в кавитаторе появляются звуковые колебания, достигающие частот до десятков кГц за счет высвобождения энергии при многократном изменении давления при схлопывании газовоздушных пузырьков.

Недостатком данного устройства является повышенный шум, который происходит при работе кавитатора, а также неконтролируемые ультразвуковые колебания, появляющиеся при возникновении кавитационного эффекта, которые снижают эффективность работы устройства из-за снижения скорости растворения озона в жидкости и повышенного расхода озона, в результате чего снижается эффективность антибактериальной, антигрибковой и антивирусной очистки жидкости.

Технической проблемой является создание компактного блока обработки жидкости с повышенной эффективностью ее очистки.

Технический результат заключается в повышении эффективности работы устройства очистки жидкости за счет увеличения скорости растворения в ней озона, снижения расхода озона, при более глубокой антибактериальной, антигрибковой и антивирусной очистке жидкости и при компактной конструкции.

Техническая проблема, а технический результат достигается тем, что озонатор жидкости, выполненный в виде единого блока, содержит емкость с обрабатываемой жидкостью, циркуляционный жидкостной насос с всасывающим и нагнетательным патрубками, эжектор, снабженный соплом высоконапорного потока, приемной камерой, сообщенной с источником озона, камерой смешивания жидкости и озона и диффузором, при этом всасывающий патрубок жидкостного насоса сообщен с емкостью, а напорный его патрубок связан с высоконапорным соплом озонатора, при этом, согласно, полезной модели, что выход из диффузора эжектора связан с группой последовательно установленных статических смесителей, между диффузором и статическими смесителями установлен импульсный источник ультразвуковых колебаний частотой более 20 кГц и менее 40 кГц с интенсивностью ультразвуковых колебаний в интервале 0,6-1,2 Вт/см², выход из группы статических смесителей сообщен с сепаратором отделения излишнего газа от жидкости с жидкостной и газовой частями, при этом жидкостная часть сепаратора сообщена с емкостью, а газовая его часть сообщена с деструктором, имеющим отверстие для выхода озона, и снабжена гидрозатвором, причем емкость снабжена, краном подпитки сетевой жидкости, всасывающий патрубок жидкостного насоса снабжен сетчатым фильтром и обратным клапаном, перед приемной камерой эжектора установлен отстойник.

Полезная модель поясняется при помощи чертежа, на котором следующими позициями обозначены:

1 - кран подпитки сетевой воды;

2 - обратный клапан с сетчатым фильтром;

3 - циркуляционный насос;

4 - эжектор;

5 - отстойник;

6 - статические смесители;

7 - сепаратор;

8 - гидрозатвор;

9 - деструктор;

10 - выход озона;

11 - источник ультразвука;

12 - емкость.

Одним из способов обеззараживания воды в процессе водоочистки и обработки стоков является ультразвуковая обработка, которая основана также на использовании кавитации, вызванной ультразвуком. Образование высоких давлений при протекании кавитации приводят к разрыву оболочек клеток микроорганизмов и их дальнейшей гибели. Важной особенностью ультразвукового обеззараживания питьевой воды является то, что бактерицидное действие ультразвука чрезвычайно сильно зависит от интенсивности колебаний. Для полного уничтожения патогенной микрофлоры, включая ряд споров и грибков, необходимы достаточно большие дозы поглощенной энергии. В ряде случаев это очень затруднительно, и поэтому для широкого практического применения необходимо использовать комбинированное воздействие на воду, включающее озонирование и ультразвуковую обработку.

Эффективность предлагаемого технического решения многократно увеличивается за счет совместного действия двух перечисленных факторов, поскольку ультразвуковые колебания в зоне кавитационного воздействия обеспечивают эффективное дробление газа на мелкие пузырьки, существенно увеличивая поверхность взаимодействия озона с жидкостью.

Показатель общей жесткости воды зависит от содержания солей кальция и магния. Под воздействием ультразвуковых волн соли кальция и магния разрушаются, что приводит к снижению показателя общей жесткости.

Кроме того, ультразвуковое воздействие обеспечивает создание в жидкости макро- и микропотоков, обеспечивающих распространение получаемых газовых пузырьков по всему технологическому объему и очистку поверхности пузырьков от продуктов реакции для увеличения действия озона.

Технический результат, который достигается при использовании заявляемой полезной модели, состоит в том, что перед блоком статических смесителей 6 устанавливается источник 11 импульсных ультразвуковых колебаний с частотой 20-40 кГц, мощностью от 50 до 120 Вт и интенсивностью ультразвуковых колебаний 0,6 - 1,2 Вт/см2.

Таким образом, в предлагаемом техническом решении задача реализации высокоэффективного насыщения воды озоном и ее стерилизация при помощи акустического поля ультразвуковой частоты решается путем выполнения и размещения ультразвукового излучателя таким образом, что ультразвуковое воздействие на обрабатываемую жидкость осуществляется в кавитационном режиме во всех зонах технологического объема, что увеличивает качество ее обработки, обеспечивает диспергирование озона во всех зонах ультразвукового воздействия и повышает эффективность использования озона.

Использование источника ультразвуковых колебаний частотой менее 20 кГц и более 40 кГц снижает эффективность воздействия ультразвука на растворение озона в воде, а мощность выше 120 Вт нецелесообразна с экономической точки зрения.

Интенсивность ультразвуковых колебаний в интервале 0,6 - 1,2 Вт/см была подобрана экспериментальным путем и ограничивается верхним пределом 1,2 Вт/см размерами и производительностью заявляемого устройства.

Процесс озонирования воды происходит следующим образом:

из емкости 12 жидкость (вода) циркуляционным насосом 3 через обратный клапан с фильтром 2 подается в сопло высоконапорного потока эжектора 4. В эжекторе 4 происходит подмешивание озона, поступающего в камеру смешивания из приемной камеры и далее, перед блоком статических смесителей 6 происходит обработка воды ультразвуком, поступающей после этого в блок статических смесителей 6, где происходит обильное смешивание и растворение газа в жидкости. Пройдя блок смесителей 6, жидкость поступает в сепаратор 7, где происходит отделение излишнего газа от воды. Далее газ поступает в деструктор 9, а жидкость - в емкость (ванну) 12. Сепаратор 7 также оснащен гидрозатвором 8 и дренажной трубкой. Полученный конденсат по выбору потребителя можно перекачивать в емкость 12 или сливать отдельно. Фактически, это та же озонированная жидкость. Помимо этого, имеется возможность подпитки установки при помощи сетевого поступления жидкости через кран 1 для первичного пуска. Временной интервал цикличности циркуляции жидкости выбирается потребителем по достижению максимально желаемого результата, и затем установка отключается.

Эффект от совместного воздействия озонирования и ультразвука на качество воды подтвердился в результате проведения замеров общей жесткости воды G, которая измеряется в ммоль/дм³.

Замеры общей жесткости воды при работе заявляемого устройства показали среднее снижение на 8%.

Claims

Озонатор воды, выполненный в виде единого блока и содержащий емкость с обрабатываемой водой, циркуляционный жидкостной насос с всасывающим и нагнетательным патрубком, эжектор, снабженный соплом высоконапорного потока, приемной камерой, сообщенной с источником озона, камерой смешивания воды и озона и диффузором, при этом всасывающий патрубок жидкостного насоса сообщен с емкостью, а напорный патрубок - с высоконапорным соплом эжектора, отличающийся тем, что выход эжектора связан с группой последовательно установленных статических смесителей, между эжектором и статическими смесителями установлен импульсный источник ультразвуковых колебаний частотой более 20 кГц и менее 40 кГц с интенсивностью ультразвуковых колебаний в интервале 0,6-1,2 Вт/ см, выход из группы статических смесителей сообщен с сепаратором отделения излишнего газа от воды с водной и газовой частями, при этом водная часть сепаратора сообщена с емкостью, а газовая его часть сообщена с деструктором, имеющим отверстие для выхода озона, и снабжена гидрозатвором, причем емкость снабжена краном подпитки сетевой воды, всасывающий патрубок жидкостного насоса снабжен обратным клапаном с сетчатым фильтром.