RU26549U1 - Диспергатор - Google Patents

Description

2002119814

llUllllinniiliililMI МПК7 С02Г1/78

Полезная модель относится к обработке жидкостей озоносодержащими газовыми смесями и может быть использована для эффективного обеззараживания, первичного и вторичного озонирования питьевой воды, обработки оборотной воды плавательных бассейнов, а также для обработки промышленных и ливневых стоков с повышенным содержанием взвешенных вешеств и суспензий.

Известны мелкопузырчатые распылители (диспергаторы) озоновоздушной смеси, выполняемые в виде фильтросных пластин или труб, имеющих нерегулярную пористую структуру. Лучшие результаты по диспергированию озоновоздушной смеси получены при использовании металлокерамических труб с размером пор порядка 100 мкм. Интенсивность распыления на единицу площади пористых распылителей принимается равной 76-91 м(м2-) (см. В.А.Орлов. Озонирование воды. Москва.Стройиздат.1984.,с. 66).

Общим для известных и заявляемого диспергаторов является наличие в их диспергирующих элементах множества каналов (пор) для прохождения озоновоздушной смеси.

К недостаткам диспергаторов с нерегулярной пористой структурой можно отнести высокую склонность к засорению пор взвешенными в исходной жидкости частицами, имеющими размер меньше размера пор диспергатора, поскольку каналы- поры извилисты, а их стенки имеют шероховатости, на которых и задерживаются частицы.

Известен барботер, обеспечивающий автоматическое регулирование интенсивности истечения озоновоздущной смеси и изменение в щироких пределах размеров газовых пузырей (см.пат.РФ №2079446, МПК6 C02F 3/02; C02F 1/78, опубл.20.05.97 г.).

Барботер содержит перфорированное трубчатое основание, на котором размещена дополнительная труба, и сменный пористый элемент, который укреплен коаксиально относительно основания с определенным зазором гайками с заданной конусностью. Дополнительная труба имеет заданную толщину и выполнена из диэлектрика или немагнитного материала со встроенными полуколъцевыми элементами управления. Пористый диспергирующий элемент, выполненный в виде трубы из нитрида титана, изготовленный методом порошковой металлургии, установлен таким образом, чтобы выполнялась определенная заданная зависимость между значением толщины стенки этого элемента, величиной зазора между основанием и пористым элементом, а также величинами полной площади перфорации основания и диаметра основания с учетом коэффициента прозрачности.

Диспергатор

Общим для известного и заявленного устройств является наличие в их диспергирующих элементах множества сквозных каналов для прохождения через них озоносодержащей газовой смеси.

К недостаткам известного устройства можно отнести повышенную склоннсть к засорению пор диспергирующего элемента твердыми взвешенными частицами обрабатываемых жидкостей, особенно в моменты прерывания процесса подачи озоновоздушной смеси, а также сложность устройства и его высокая стоимость. Склонность диспергирующего элемента к засорению обусловлена тем, что он изготовлен из нитрида титана методом порошковой металлургии, вследствие чего имеет нерегулярную пористую структуру, образованную извилистыми порами с шероховатыми стенками.

Наиболее близким к заявленному является диспергатор, входящий в комплект установки для озонирования воды (Пат. РФ J49 2169122, МПК7 C02F 1/78,1/50 // C02F 103:02, опубл. 20.06.01 г.). Один из вариантов исполнения диспергатора, используемого в установке, содержит корпус, диспергирующий элемент и патрубок для подвода озоновоздушной смеси. Диспергирующий элемент выполнен в виде пластины со сквозными каналами в форме усеченного конуса, диаметр которых на входе и выходе озоновоздушной смеси составляет соответственно 180 - 200 мкм и 100 -150 мкм, а длина каналов - 3 - 6 мм, что обеспечивает размер пузырьков газа в момент отрыва от наружной поверхности диспергатора порядка 1-2,5 мм.

Общим для известного и заявленного диспергаторов является наличие в них таких конструктивных элементов как корпус, диспергирующий элемент, снабженный сквозными каналами, образующими упорядоченную систему этих каналов, и патрубок для подвода озоновоздушной смеси.

К недостаткам известного диспергатора следует отнести склонность к засорению каналов его диспергирующего элемента, особенно при обработке озоном жидкостей, содержащих частицы больших размеров, а следова-тельно, и последующее снижение эффективности работы диспергатора в целом, что обусловлено тем, что каналы выполнены в форме усеченного конуса, имеющего на выходе диаметр меньший, чем на входе. Кроме того, известный диспергатор характеризуется высокой материалоемкостью из-за большой толщины (3-6 мм) его диспергирующего элемента, равной длине каналов, относительно большая протяженность которой вызывает дополнительное гидравлическое сопротивление.

Заявленная полезная модель направлена на устранение указанных недостатков.

Поставленная задача решается тем, что диспергатор содержит корпус, диспергирующий элемент, снабженный сквозными каналами с гладкой внутренней поверхностью, образующими упорядоченную структуру, и патрубок для подвода озоновоздушной смеси. Заявленный диспергатор отличается от известного тем, что в его диспергирующем элементе, выполненном из антикоррозионного материала, каналы прямолинейны, их диаметр, одинаковый по всей длине, составляет 150 - 400 мкм, а длина - 0,5 - 4 мм, при этом каналы расположены перпендикулярно плоскости диспергирующего элемента. Соотношение объема каналов и объема всего диспергирующего элемента находится в диапазоне 1:3500 - 1:50 для обеспечения удельной пропускной способности по газу в пределах 30 - 4000 ). Диспергирующий элемент может иметь различную конфигурацию.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, где представлены диспергаторы с различными формами диспергирующих элементов: на фиг.1 - диспергатор трубчатой формы, в разрезе; на фиг.2 диспергатор с диспергирующим элементом в форме диска, в разрезе; на фиг.З - диспергатор коробчатого типа с гофрированным диспергирующим элементом, в разрезе; на фиг.4 - фрагмент диспергирз ощего элемента с каналами, образующими регулярную структуру; на фиг.З - фрагмент диспергирующего элемента с нерегулярной пористой структурой.

Диспергатор содержит корпус 1 (фиг. 1-3), к которому крепится диспергирующий элемент 2, выполненный из антикоррозионного материала, например из нержавеющей стали аустенитного класса, титана или его сплавов, и имеющий сквозные каналы 5, образующие Зшорядоченную систему каналов, а также патрубок 4 для подачи озоносодержащей газовой смеси. На противоположных торцах диспергатора трубчатой формы (фиг. 1) установлены заглушка 5 и шайба 6 под патрубок 4. Диспергирующий элемент 2, корпус / и диспергатор в целом могут иметь различную конфигурацию. Крепление диспергирующего элемента 2 к корпусу / может быть разъемным, полужестким или жестким. Толщина диспергирующего элемента 2, равная длине его каналов 5, составляет 0,5 4 мм, а диаметр каналов 3 - 150-400 мкм, одинаковый по всей длине. Соотношение объема каналов 3 к объему всего диспергирующего элемента 2, обеспечивающее удельную пропускную способность по газу в пределах 30 - 4000 мЗ/(м2ч), находится в диапазоне 1:3500 - 1 : 50. Каналы 5, в отличие от каналов с нерегулярной пористой структ5фой (фиг.5), имеют гладкую внутреннюю поверхность (фиг.4), прямолинейны и расположены перпендикулярно плоскости диспергирующего элемента 2.

Образцы диспергаторов различной формы прошли опытнопромышленные и лабораторные испытания в установках и аппаратах обработки жидкости озоном различных по производительности и назначению. Ниже приведены примеры реализации заявленного диспергатора.

Пример 1. Для обработки оборотной воды плавательного бассейна озоновоздушной смесью использовали установку, в состав которой входили девять диспергаторов, выполненных в соответствии с данной заявкой. В каждом из диспергаторов корпус / жестко соединен с диспергирующим элементом 2, изготовленный из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т в форме диска, снабженного системой упорядоченных каналов 3 с диаметром 300 мкм и длиной 2 мм. Озоновоздушную смесь в корпус / подавали через патрубок 4. Отношение объема каналов 3 к общему объему всего элемента 2 составляло 1:1450, обеспечивая удельную пропускную способность каждого из них равную 57 м(м2ч), и гидравлическое сопротивление одного квадратного метра площади элемента - 300 Па.

По всей поверхности диспергирующего элемента 2 равномерно выделялись пузырьки газа с оптимальным диаметром 2-4 мм, для которых характерна наименьщая скорость всплывания, способствующая наиболее полному растворению озона в воде. Обработка оборотной воды озоновоздущной смесью в плавательном бассейне осуществлялась по смещанной технологии циклически по 18 часов ежесуточно, при этом обеспечивалось стабильное поддержание концентрации остаточного озона в воде в соответствии с требованиями СанПиН 2.1.2.568-96 Гигиенические требования к устройству, эксплуатации и качеству воды плавательных бассейнов.

Через четыре месяца испытаний проверка показала, что каналы всех задействованных в них диспергаторов не были подвергнуты засорению. Анализы воды в бассейне, прощедщей обработку озоном, показали, что ее санитарно - биологические и химические показатели качества полностью соответствуют нормам СанПиН 2.1.4.1074-01 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.

Пример 2. Для обработки питьевой воды озоном в лабораторной установке использовали заявленный диспергатор, в котором диспергирз ющий элемент, выполневмый из нержавеющей стали 12Х18Н10Т, имеет трубчатую форму. Диаметр каналов 3 равен 200 мкм, их длина -1,5 мм, а отнощение объема каналов 3 ко всему объему элемента 2 - 1:800. Удельная пропускная способность трубчатого диспергатора составляла 110 м(м2ч), а гидравлическое сопротивление одного квадратного метра рабочей поверхности диспергатора - 250 Па. Производительность установки с одним диспергатором трубчатой формы - 100 л/ч. Заявленный диспергатор в составе установки проходил лабораторные испытания в течение четырех месяцев. В результате испытаний установлено, что концентрация остаточного озона на выходе с узла озонирования составляла 0,1-0,3 мг/л, что соответствовало требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.

Пример 3. Для обработки озоновоздущной смесью высококонцентрированной суспензии (пульпы) с массовым отнощением жидкой (Ж) и твердой (Т) фаз использовали лабораторную установку, в состав которой входил один диспергатор дискового типа, выполненный в соответствии с данной заявкой. Твердая фаза пульпы на 95% фракционного состава состояла из частиц с размером 71 мкм. Диспергирующий элемент 2 изготовлен из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т в форме диска, снабженного системой упорядоченных каналов 5 диаметром 200 мкм и длиной 2 мм. Озоновоздущную смесь в корпус 1 подавали через патрубок 4. Отношение объема каналов 5 к общему объему всего элемента 2 составляло 1:2300, обеспечивая удельную пропускную способность равной 40 м(м2ч), и гидравлическое сопротивление одного квадратного метра площади элемента - 200 Па.

В диспергатор под давлением 0,06-0,18 МПа через штуцер 4 подавали озоновоздушную смесь. Обработку пульпы проводили циклически в течение 6-8 часов с отбором проб жидкой фазы. Несмотря на то, что процесс барботажа на время отбора проб периодически прерывался, прелагаемый диспергатор с упорядоченной системой каналов сохранил свою удельную пропускную способность в жестких условиях, приближенных к опытнопромышленной эксплуатации. Осмотр диспергирующего элемента после окончания работ подтвердил отсутствие засорения цилиндрических каналов.

Таким образом, заявленный диспергатор за счет упорядоченной системы каналов малого диаметра, одинакового по всей небольшой длине этих каналов, позволяет обеспечить оптимальные значения удельной пропускной способности по газу и гидравлического сопротивления одного квадратного метра площади элемента, что в значительной степени повышает эффективность работы диспергатора в целом. В процессе испытаний заявленный диспергатор показал высокую стойкость к засорению каналов взвешенными веществами и продуктами окисления растворенных в исходной воде примесей. Кроме того, заявленный диспергатор, за счет небольшой толщины диспергирующего элемента, характеризуется также более низкой материалоемкостью.

Claims (2)

1. Диспергатор, содержащий корпус, диспергирующий элемент, снабженный сквозными каналами, образующими упорядоченную систему этих каналов, имеющих гладкую внутреннюю поверхность, и патрубок для подвода озоновоздушной смеси, отличающийся тем, что в диспергирующем элементе, выполненном из антикоррозионного материала, каналы прямолинейны, их диаметр составляет 150-400 мкм, а длина - 0,5-4 мм, при этом каналы расположены перпендикулярно плоскости диспергирующего элемента, а соотношение объема каналов к общему объему всего элемента находится в диапазоне 1: 3500 - 1:50, что обеспечивает удельную пропускную способность по газу в пределах 30-4000 м³/(м²•ч).

2. Диспергатор по п.1, отличающийся тем, что в нем диспергирующий элемент может иметь различную конфигурацию.