RU2396216C1 - Device for water disinfection - Google Patents
Device for water disinfection Download PDFInfo
- Publication number
- RU2396216C1 RU2396216C1 RU2008146492/15A RU2008146492A RU2396216C1 RU 2396216 C1 RU2396216 C1 RU 2396216C1 RU 2008146492/15 A RU2008146492/15 A RU 2008146492/15A RU 2008146492 A RU2008146492 A RU 2008146492A RU 2396216 C1 RU2396216 C1 RU 2396216C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cavitation
- flows
- acoustic
- disinfection
- liquid
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Physical Water Treatments (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для кавитационного обеззараживания природных и сточных вод без применения химических реагентов, таких как хлор, фтор, озон, и может найти применение при подготовке воды в системах хозяйственно-питьевого и промышленного назначения, а также для обеззараживания канализационных стоков предприятий в мясной и молочной промышленности и других объектов сельскохозяйственного назначения.The invention relates to a device for cavitation disinfection of natural and wastewater without the use of chemicals, such as chlorine, fluorine, ozone, and may find application in the preparation of water in drinking water and industrial systems, as well as for disinfecting sewage from enterprises in meat and dairy industry and other agricultural facilities.
Известен способ обработки воды и водных растворов (патент России № 2240984, C02F 1/66, от 27.11.2004), включающий корректировку рН воды многократным поочередным снижением давления высоконапорной жидкости при ее рециркуляции до величины, при которой происходит ее кавитация, с последующим повышением давления до величины, при которой кавитация прекращается. При этом рециркулируемую жидкость предварительно нагревают, после чего часть высоконапорной жидкости отбирают на фильтрацию. Из оставшегося рециркуляционного потока отбирают кавитируемую жидкость с повышением давления. Далее жидкость охлаждают, выдерживают до схлопывания кавитационных пузырьков и осаждения твердых примесей, после чего возвращают стабилизированную жидкость в рециркуляционный поток низкого давления. В известном патенте также описывается используемое устройство. Для повышения процесса кавитации, создаваемого соплом Вентури или в центре закругленного жидкостного потока, он может быть усилен ультразвуком или электрическим плазменным разрядом.There is a method of treating water and aqueous solutions (Russian patent No. 2240984, C02F 1/66, dated November 27, 2004), which includes adjusting the pH of the water by repeatedly decreasing the pressure of a high-pressure liquid during its recirculation to the value at which its cavitation occurs, followed by an increase in pressure to the extent that cavitation ceases. In this case, the recirculated liquid is preheated, after which part of the high-pressure liquid is taken for filtration. A cavitated liquid with increasing pressure is taken from the remaining recirculation stream. Next, the liquid is cooled, kept until the cavitation bubbles collapse and solid impurities precipitate, and then the stabilized liquid is returned to the low-pressure recirculation stream. The known patent also describes the device used. To enhance the cavitation process created by a Venturi nozzle or in the center of a rounded liquid flow, it can be amplified by ultrasound or electric plasma discharge.
Недостатками известного решения являются:The disadvantages of the known solutions are:
а) отбор горячей воды для бытовых нужд или для подпитки плавательного бассейна производится до кавитатора, а это значит, что вода просто нагрета и пропущена через фильтр без кавитационного обеззараживания;a) the selection of hot water for domestic needs or to feed the swimming pool is done before the cavitator, which means that the water is simply heated and passed through the filter without cavitation disinfection;
б) необходимость предварительного нагрева исходной жидкости до 90°С, что связано с большими энергозатратами;b) the need to preheat the source fluid to 90 ° C, which is associated with high energy consumption;
в) применение в качестве кавитатора сопла Вентури или закрученного потока с образованием в центре зоны пониженного давления требует многократных проходов жидкости через кавитатор;c) the use of a Venturi nozzle or a swirling flow as a cavitator with the formation of a reduced pressure zone in the center requires multiple passes of the fluid through the cavitator;
г) применение в качестве дополнительного средства воздействия на микроорганизмы ультразвука или электрического плазменного разряда, что резко повышает удельные энергозатраты на обеззараживание 1 м3 жидкости, требует сложного аппаратурного оформления и соблюдения беспрецедентных мер безопасности.d) the use as an additional means of influencing microorganisms with ultrasound or an electric plasma discharge, which sharply increases the specific energy consumption for disinfection of 1 m 3 of liquid, requires complex hardware design and compliance with unprecedented safety measures.
Указанные недостатки устранены в «Технологической линии для обеззараживания сточных и природных вод» по патенту России № 2328450, C02F 1/36, от 10.07.2007. Известная система содержит устройства для обеззараживания воды, каждое из которых включает связанный с насосом кавитатор с закручивающими устройствами, размещенными в корпусе с возможностью создания кавитации.These shortcomings are eliminated in the "Technological line for the disinfection of wastewater and natural waters" according to Russian patent No. 2328450, C02F 1/36, dated 10.07.2007. The known system contains devices for disinfecting water, each of which includes a cavitator connected to the pump with twisting devices placed in the housing with the possibility of creating cavitation.
Недостатком известного устройства является то, что в нем не используется резонансное возбуждение кавитирующих потоков.A disadvantage of the known device is that it does not use the resonant excitation of cavitating flows.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание устройства для обеззараживания сточных и природных вод с повышенной эффективностью уничтожения вирусов, цист простейших, лямблий и яиц гельминтов гидродинамической кавитацией без применения других источников и методов воздействия на патогенную микрофлору.The problem to which the invention is directed, is to create a device for disinfecting wastewater and natural waters with increased efficiency in the destruction of viruses, protozoa cysts, giardia and helminth eggs by hydrodynamic cavitation without the use of other sources and methods of influencing pathogenic microflora.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение эффективности устройства для обеззараживания воды за счет акустического резонансного возбуждения кавитирующих потоков.The technical result of the claimed invention is to increase the efficiency of the device for disinfecting water due to the acoustic resonant excitation of cavitating flows.
Достигается это тем, что в устройстве для обеззараживания воды, включающем связанный с насосом кавитатор с закручивающими устройствами, размещенными в корпусе с возможностью создания кавитации, в его корпусе установлена втулка с восьмью продольными каналами с размещенными в них закручивающими устройствами в виде винтов (винтовых формирователей потока), обеспечивающих закручивание и ускорение потоков, а на выходе из каналов размещена с возможностью возникновения при взаимодействии кавитирующих потоков, колеблющихся с одинаковой частотой, акустического резонансного возбуждения акустическая (пульсационная) камера.This is achieved by the fact that in the device for disinfecting water, including a cavitator connected to the pump with twisting devices placed in the body with the possibility of creating cavitation, a sleeve with eight longitudinal channels with screw devices placed in them in the form of screws (screw flow formers) is installed in its body ), providing swirling and acceleration of flows, and at the exit from the channels it is placed with the possibility of occurrence of cavitating flows during interaction, oscillating with the same frequency one acoustical resonance excitation of acoustic (pulsation) camera.
Известно, что кавитацией называется явление парообразования и выделения воздуха, обусловленное понижением давления в жидкости. Причиной ее возникновения служит кипение жидкости при нормальной температуре и низком давлении. Появлению кавитации способствует растворенный в воде воздух, который выделяется при уменьшении давления (И.Пирсол. «Кавитация», стр.9).It is known that cavitation is the phenomenon of vaporization and air release due to a decrease in pressure in the liquid. The reason for its occurrence is the boiling of a liquid at normal temperature and low pressure. The appearance of cavitation is facilitated by air dissolved in water, which is released when pressure decreases (I. Pirsol. “Cavitation”, p. 9).
В жизни кавитационного пузырька различаются две фазы - расширение и схлопывание, которые вместе образуют полный термодинамический цикл.In the life of a cavitation bubble, two phases are distinguished - expansion and collapse, which together form a complete thermodynamic cycle.
В зоне давления гидростатическое давление понижается до такой степени, что силы, действующие на молекулы жидкости, становятся больше сил молекулярных связей. В результате резкого изменения гидростатического равновесия жидкость как бы разрывается, порождая многочисленные мельчайшие пузырьки. Кавитация наступает тем раньше, чем больше жидкость «загрязнена» твердыми частицами или другими инородными телами (например, бактериями), чем выше ее температура или чем больше в ней растворено газов. Кавитационное «кипение» жидкости обусловлено тем, что на поверхностях этих частиц адсорбируется тонкий слой воздуха, частицы которого при попадании в зону пониженного давления служат очагами, способствующими возникновению кавитации.In the pressure zone, the hydrostatic pressure decreases to such an extent that the forces acting on the liquid molecules become greater than the forces of molecular bonds. As a result of a sharp change in hydrostatic equilibrium, the liquid, as it were, bursts, creating numerous tiny bubbles. Cavitation occurs the earlier, the more the liquid is “contaminated” with solid particles or other foreign bodies (for example, bacteria), the higher its temperature or the more gases dissolved in it. Cavitational "boiling" of the liquid is due to the fact that a thin layer of air is adsorbed on the surfaces of these particles, the particles of which, when they enter the zone of reduced pressure, serve as foci that contribute to the occurrence of cavitation.
Бактериальная флора, находящаяся в обрабатываемой жидкости, также служит центрами образования кавитационных пузырьков. При попадании жидкости в зону пониженного давления жидкость вскипает, а у бактерий, оказывающихся в центре или рядом с образовавшимся кавитационным пузырьком, под действием разности давлений внутри них и окружающем пространстве происходит полное или частичное разрушение клеточной оболочки.Bacterial flora located in the treated fluid also serves as centers for the formation of cavitation bubbles. When liquid enters the zone of reduced pressure, the liquid boils, and in bacteria located in the center or near the formed cavitation bubble, the cell membrane completely or partially breaks down under the influence of the pressure difference inside them and the surrounding space.
Вторая фаза жизни квитационного пузырька - схлопывание (конденсация), происходит в зоне повышенного давления, куда он перемещается вместе с обрабатываемой жидкостью. Процесс конденсации кавитационного пузырька происходит практически мгновенно. Частицы жидкости, окружающей пузырек, перемещаются к его центру с большой скоростью. В результате кинетическая энергия содержащихся частиц вызывает в момент смыкания пузырьков местные гидравлические микроудары, сопровождающиеся местным повышением давления до 104 кг/см2 и локальным повышением температуры до 1000-1500°С. В условиях протекания гидродинамической кавитации при высоких скоростях рабочих органов внутри кавитаторов 28-33 м/с большая часть кавитационных пузырьков деформирована и имеет эллипсообразную или коническую форму. При схлопывании подобных пузырьков возникает высокоэнергичные кумулятивные струйки, которые разрушают все, что оказывается на их пути. Схлопывание отдельного кавитационного пузырька не дает ожидаемого эффекта, но кавитационных пузырьков много и «схопывается» их много тысяч в секунду, поэтому в совокупности они способны оказать значительное разрушающее или иное действие без высокотемпературного нагрева обрабатываемой жидкости.The second phase of the life of the acknowledgment bubble - collapse (condensation), occurs in the zone of high pressure, where it moves together with the processed fluid. The condensation process of the cavitation bubble occurs almost instantly. Particles of fluid surrounding the bubble move to its center with great speed. As a result, the kinetic energy of the contained particles causes local hydraulic micropumps at the moment of bubble closure, accompanied by a local increase in pressure to 10 4 kg / cm 2 and a local temperature increase to 1000-1500 ° C. Under conditions of flow of hydrodynamic cavitation at high speeds of the working bodies inside cavitators of 28-33 m / s, most of the cavitation bubbles are deformed and have an elliptical or conical shape. When such bubbles collapse, high-energy cumulative streams appear that destroy everything that comes in their way. The collapse of a separate cavitation bubble does not give the expected effect, but there are many cavitation bubbles and “grab” them many thousands per second, therefore, together they can have a significant destructive or other effect without high-temperature heating of the treated fluid.
Таким образом, кавитация кроме механического воздействия оказывает на бактериальную флору и микростерилизационное воздействие в условиях ультравысокотемпературного режима в области исчезновения кавитационного пузырька.Thus, in addition to the mechanical effect, cavitation has a bacterial flora and microsterilization effect under ultrahigh-temperature conditions in the region where the cavitation bubble disappears.
Стенки кавитационного пузырька и капельки жидкости, находящиеся внутри него, заряжены разноименным электричеством. При сжатии пузырьков их размеры резко уменьшаются и заряды оказываются расположенными на поверхностях пузырьков очень малых размеров. В результате резкого уменьшения поверхности кавитационных пузырьков резко возрастает напряжение статического электричества. Между стенками кавитационных пузырьков и капельками, находящимися внутри них, проскакивают электрические разряды, напоминающие микроскопические молнии. Эти электрические разряды высокой напряженности также оказывают губительное действие на бактерии, оказавшиеся источником возникновения названных пузырьков.The walls of the cavitation bubble and liquid droplets inside it are charged with unlike electricity. When the bubbles are compressed, their sizes sharply decrease and the charges are located on the surfaces of the bubbles of very small sizes. As a result of a sharp decrease in the surface of cavitation bubbles, the voltage of static electricity increases sharply. Between the walls of cavitation bubbles and droplets inside them, electric discharges resembling microscopic lightning slip through. These high-voltage electric discharges also have a detrimental effect on bacteria, which turned out to be the source of the appearance of these bubbles.
Высокие температуры и давления, возникающие в точках исчезновения кавитационных пузырьков, а также микромолнии статического электричества способствуют протеканию разложения воды по реакциям:High temperatures and pressures arising at the points of disappearance of cavitation bubbles, as well as micromagnets of static electricity, contribute to the decomposition of water through the reactions:
H2O↔Н++(ОН)- H 2 O ↔ H + + (OH) -
2H2O↔(ОН)++Н2 2H 2 O ↔ (OH) + + H 2
гидроксильные группы (ОН)+ и (ОН)-, эмитированные на оболочках кавитационных пузырьков, при конденсации последних образуют перекись водорода по реакциям:hydroxyl groups (OH) + and (OH) - , emitted on the shells of cavitation bubbles, upon condensation of the latter form hydrogen peroxide by the reactions:
(ОН)++(ОН)-→H2O2 (OH) + + (OH) - → H 2 O 2
2(ОН)-→H2O2+2е- 2 (OH) - → H 2 O 2 + 2e -
Возникновение кавитации на поверхностях бактерий, окруженных адсорбированным воздухом, сопровождается образованием свободных радикалов ОН-, НО2, N, а также конечных продуктов их рекомбинации H2O2, HNO2, HNO3.The occurrence of cavitation on the surfaces of bacteria surrounded by adsorbed air is accompanied by the formation of free radicals OH - , HO 2 , N, as well as the final products of their recombination H 2 O 2 , HNO 2 , HNO 3 .
Образование перекиси водорода свободных радикалов и кислот также оказывает губительное воздействие на бактериальную флору обрабатываемой жидкости.The formation of hydrogen peroxide of free radicals and acids also has a detrimental effect on the bacterial flora of the treated fluid.
Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена конструкция устройства для обеззараживания воды, на котором:The invention is illustrated by the drawing, which shows the design of a device for disinfecting water, on which:
1 - корпус кавитатора;1 - cavitator body;
2 - втулка;2 - sleeve;
3 - винтовой формирователь потока;3 - screw flow former;
4 - держатель;4 - holder;
5 - крепежный элемент (винт);5 - fastener (screw);
6 - акустическая пульсационная камера.6 - acoustic pulsation chamber.
Жидкость (вода) под давлением Р1 подается во втулку 2 с восьмью продольными каналами с размещенными в них соответственно восьмью винтовыми формирователями потока 3 со скоростью V1. Давление Р1 и скорость V1 обеспечиваются насосом (не показан). Р1 выбрано экспериментально (подбором) и составляет 3,2 атм (процесс кавитации начинается с давления 3 атм). Далее жидкость (вода) огибает держатель 4, входит в продольные каналы винтовых формирователей потока 3, где происходит формирование вихревых (закрученных) потоков жидкости и ускорение их движения за счет сужения диаметра винтовых формирователей потока в сравнении с входным диаметром втулки 2. В каналах винтовых формирователей потока давление Р1 больше Р2, скорость потока V2 много больше V1. На выходе из каналов размещена акустическая (пульсационная) камера 6. В итоге, кавитирующие потоки объединяют в акустической камере 6 с возможностью акустического резонансного возбуждения. При взаимодействии кавитирующих потоков, колеблющихся с одинаковой частотой, возникает акустическое резонансное возбуждение.The liquid (water) under pressure P1 is supplied to the
Таким образом, за счет акустического резонансного возбуждения кавитирующих потоков обеспечивается повышение эффективности устройства для обеззараживания воды.Thus, due to the acoustic resonant excitation of cavitating flows, an increase in the efficiency of the device for disinfecting water is provided.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008146492/15A RU2396216C1 (en) | 2008-11-26 | 2008-11-26 | Device for water disinfection |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008146492/15A RU2396216C1 (en) | 2008-11-26 | 2008-11-26 | Device for water disinfection |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008146492A RU2008146492A (en) | 2010-06-10 |
RU2396216C1 true RU2396216C1 (en) | 2010-08-10 |
Family
ID=42681039
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008146492/15A RU2396216C1 (en) | 2008-11-26 | 2008-11-26 | Device for water disinfection |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2396216C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU184044U1 (en) * | 2017-12-27 | 2018-10-12 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Mobile installation for disinfection and water purification |
WO2019078806A1 (en) | 2017-10-17 | 2019-04-25 | Osypenko Serhii | Method of obtaining a liquid organic biofertilizer for soil and/or plants, the biofertilizer and methods of using the same |
RU2715168C1 (en) * | 2019-05-15 | 2020-02-25 | Самат Карабаевич Шибитов | Method of disinfecting waste water and precipitation thereof with use of ultrasound |
RU220617U1 (en) * | 2022-10-28 | 2023-09-26 | Игорь Викторович Доронин | Device for water purification and disinfection |
-
2008
- 2008-11-26 RU RU2008146492/15A patent/RU2396216C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019078806A1 (en) | 2017-10-17 | 2019-04-25 | Osypenko Serhii | Method of obtaining a liquid organic biofertilizer for soil and/or plants, the biofertilizer and methods of using the same |
RU184044U1 (en) * | 2017-12-27 | 2018-10-12 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Mobile installation for disinfection and water purification |
RU2715168C1 (en) * | 2019-05-15 | 2020-02-25 | Самат Карабаевич Шибитов | Method of disinfecting waste water and precipitation thereof with use of ultrasound |
RU220617U1 (en) * | 2022-10-28 | 2023-09-26 | Игорь Викторович Доронин | Device for water purification and disinfection |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008146492A (en) | 2010-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5326468A (en) | Water remediation and purification method and apparatus | |
ES2392598T3 (en) | Process for water treatment using a high speed shear device | |
RU2585635C1 (en) | Method for disinfection and cleaning of fluids and process line therefor | |
JP5067695B2 (en) | Ballast water treatment equipment | |
US6200486B1 (en) | Fluid jet cavitation method and system for efficient decontamination of liquids | |
EP2222606B1 (en) | Liquid treatment system | |
US10518274B2 (en) | Flocculation basin inclusion or exclusion type water treatment apparatus using dissolved air flotation | |
KR101528712B1 (en) | A micro bubble apparatus | |
US8906242B2 (en) | Transportable reactor tank | |
SG184575A1 (en) | A microbubble generator | |
RU2396216C1 (en) | Device for water disinfection | |
WO2013155283A1 (en) | Reactor for water treatment and method thereof | |
RU2453505C1 (en) | Apparatus for hydrodynamic treatment of waste water | |
KR101918336B1 (en) | Water treatment apparatus for killing organisms and method for treating seawater | |
Aseev et al. | Effect of hydrodynamic cavitation on the rate of OH-radical formation in the presence of hydrogen peroxide | |
RU2304561C2 (en) | Installation for purification and decontamination of the water | |
KR101538891B1 (en) | Water treatment facility using cavitation effect | |
JP3464626B2 (en) | Degassing sterilizer | |
Mizgiryov et al. | Using hydrodynamic cavitators for wastewater post-treatment and desinfection | |
RU2328450C2 (en) | Processing line for disinfecting sewage water and natural water | |
RU2600353C2 (en) | Method of treating water and aqueous solutions and installation for its implementation | |
TWI298711B (en) | ||
RU2328449C2 (en) | Method and device for disinfecting drinking and sewage water | |
RU220617U1 (en) | Device for water purification and disinfection | |
RU184044U1 (en) | Mobile installation for disinfection and water purification |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20110711 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121127 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150610 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161127 |