RU2725234C2 - Hydrodynamic treatment plant for contaminated water - Google Patents

Hydrodynamic treatment plant for contaminated water Download PDF

Info

Publication number
RU2725234C2
RU2725234C2 RU2018120075A RU2018120075A RU2725234C2 RU 2725234 C2 RU2725234 C2 RU 2725234C2 RU 2018120075 A RU2018120075 A RU 2018120075A RU 2018120075 A RU2018120075 A RU 2018120075A RU 2725234 C2 RU2725234 C2 RU 2725234C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
ozone
injector
cylindrical chamber
oxygen
Prior art date
Application number
RU2018120075A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2018120075A3 (en
RU2018120075A (en
Inventor
Юрий Ефимович Ващенко
Валерий Сергеевич Сотников
Original Assignee
Юрий Ефимович Ващенко
Валерий Сергеевич Сотников
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Ефимович Ващенко, Валерий Сергеевич Сотников filed Critical Юрий Ефимович Ващенко
Priority to RU2018120075A priority Critical patent/RU2725234C2/en
Publication of RU2018120075A publication Critical patent/RU2018120075A/en
Publication of RU2018120075A3 publication Critical patent/RU2018120075A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2725234C2 publication Critical patent/RU2725234C2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20Mixing gases with liquids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30Injector mixers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/30Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • C02F1/32Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/74Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with air
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/78Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with ozone
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F9/00Multistage treatment of water, waste water or sewage

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
  • Physical Water Treatments (AREA)

Abstract

FIELD: water treatment.SUBSTANCE: invention is intended for decontamination and purification of water from microorganisms and substances dissolved in it. Proposed hydrodynamic unit comprises disinfection and cleaning unit consisting of pump and injector including confusor, cylindrical chamber and diffuser. Injector cylindrical chamber is connected to atmosphere through container, in which an electric charger and a UV light source—a bactericidal quartz lamp with wavelength of 150–308 nm and energy of ≥5.26 eV—are mounted.EFFECT: technical result consists in improvement of efficiency of hydrodynamic disinfection, simplification and cheapening of technology of cleaning and disinfection of contaminated water.9 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к экологии и предназначено для повышения эффективности гидродинамического обеззараживания и очистки загрязненной воды кислородсодержащим газом (КСГ).The invention relates to ecology and is intended to improve the efficiency of hydrodynamic disinfection and purification of contaminated water with oxygen-containing gas (CSG).

Известны установки (патенты США N3336564 и ГДР N67370) очистки и обеззараживания воды в специальных реакторах, в которых вода протекает между высоковольтными электродами, а ее обеззараживание и очистка производятся ударной волной, световым излучением, термохимическими реакциями, возникающими при электропробое потока воды.Known installations (US patents N3336564 and GDR N67370) for the purification and disinfection of water in special reactors in which water flows between high-voltage electrodes, and its disinfection and purification are carried out by shock wave, light radiation, thermochemical reactions that occur during the breakdown of a water stream.

Известна установка (авторское свидетельство СССР N389030) очистки и обеззараживания воды в емкости электрическим разрядом, который организуют в атмосферном воздухе, пропускаемом через полые электроды, погруженные в обрабатываемую загрязненную воду.A known installation (USSR author's certificate N389030) for cleaning and disinfecting water in a tank with an electric discharge, which is organized in atmospheric air passed through hollow electrodes immersed in treated contaminated water.

Известна установка (авторское свидетельство СССР N514548) очистки и обеззараживания воды высоковольтными разрядами на поверхности раздела «атмосферный воздух + вода».A known installation (USSR author's certificate N514548) for cleaning and disinfecting water with high-voltage discharges on the surface of the "atmospheric air + water" section.

Известна установка (авторское свидетельства СССР N1263643) очистки и обеззараживания воды высоковольтными электрическими разрядами в промежутке между электродами, заполненном водой и атмосферным воздухом, в котором образуется озон, радикалы Н, ОН, пузырьки водорода и кислорода.A known installation (USSR author's certificate N1263643) for cleaning and disinfecting water with high-voltage electric discharges in the gap between the electrodes filled with water and atmospheric air, in which ozone, radicals H, OH, hydrogen and oxygen bubbles are formed.

Недостатками указанных установок являются высокие энергозатраты, малая производительность, длительность обработки загрязненной воды, малая эффективность, т.к. для обеспечения обязательного соприкосновения молекул обеззараживающего кислорода в КСГ с молекулами загрязняющих веществ в обрабатываемой загрязненной воде требуется много энергии и времени.The disadvantages of these plants are high energy consumption, low productivity, the duration of the treatment of contaminated water, low efficiency, because It takes a lot of energy and time to ensure mandatory contact of disinfecting oxygen molecules in the LHG with the molecules of pollutants in the treated contaminated water.

Известна установка (патент RU №2136602,), очищающая и обеззараживающая воду озоном, образующимся из атмосферного воздуха при электрических разрядах между высоковольтными электродами и поверхностью воды в воздушном промежутке (при подаче воды и подсосе атмосферного воздуха через полый токовод высоковольтного электрода).A known installation (patent RU No. 2136602,) purifying and disinfecting water with ozone generated from atmospheric air during electrical discharges between high-voltage electrodes and the surface of the water in the air gap (when water is supplied and air is sucked through the hollow current lead of the high-voltage electrode).

Недостатком этой установки является потребность:The disadvantage of this setup is the need:

- большого количества озона в КСГ (до 25 мг озона на м3 воздуха) и длительного времени обеззараживания и очистки воды (несколько циклов прогона воды через установку), т.к. в реакцию вступает не сам озон О3, а его составляющие (возбужденный атомарный О* и возбужденный молекулярный О2* кислород), на которые он медленно саморазлагается;- a large amount of ozone in the LHG (up to 25 mg of ozone per m 3 of air) and a long time of disinfection and purification of water (several cycles of running water through the installation), because the reaction does not involve ozone O 3 itself , but its components (excited atomic O * and excited molecular O 2 * oxygen), into which it slowly decomposes;

- длительной и/или многократной обработки воды для достижения требуемого обеззараживающего и очищающего эффекта в связи с малым количеством возбужденного атомарного и молекулярного кислорода, получающегося при самораспаде озона.- prolonged and / or repeated treatment of water to achieve the required disinfecting and cleaning effect due to the small amount of excited atomic and molecular oxygen resulting from the self-decay of ozone.

В атмосферном воздухе содержится ~21% кислорода. В верхних слоях разреженной до ~0,5 ата атмосферы (30-45 км над поверхностью Земли) под воздействием солнечных УФ-лучей часть кислорода преобразуется в озон, молекула которого О3 состоит из молекулярного О2 и атомарного О кислорода, т.е. О33+О. В нижних слоях атмосферы часть кислорода преобразуется в озон под воздействием грозовых разрядов.Atmospheric air contains ~ 21% oxygen. In the upper layers of the atmosphere, rarefied to ~ 0.5 atmospheres (30-45 km above the Earth's surface), under the influence of solar UV rays, part of the oxygen is converted into ozone, whose O 3 molecule consists of molecular O 2 and atomic O oxygen, i.e. O 3 = O 3 + O. In the lower atmosphere, part of the oxygen is converted to ozone under the influence of lightning discharges.

Искусственно озон получают из атмосферного воздуха при воздействии на него тихим (тлеющим) электрическим высоковольтным разрядом в специальных устройствах (озонаторах) при атмосферном давлении и используют для дезинфекции помещений, обеззараживания и очистки воды.Artificially, ozone is obtained from atmospheric air when exposed to a quiet (smoldering) electric high-voltage discharge in special devices (ozonizers) at atmospheric pressure and is used to disinfect rooms, disinfect and treat water.

В связи с тем, что озон самораспадается медленно (несколько часов или суток в зависимости от температуры, давления, среды, других факторов), его для обработки загрязненной воды требуется много, т.к. большая его часть не используется и попадает в атмосферу, постепенно самораспадается в ней, окисляет находящиеся в контакте с ним вещества. Допустимая концентрация озона в атмосфере 0,1 мг/м3. Озон тяжелее воздуха, поэтому он оседает на поверхность Земли, в большой концентрации он представляет большую опасность для здоровья и окисляющихся материалов.Due to the fact that ozone self-decomposes slowly (several hours or days depending on temperature, pressure, environment, other factors), it takes a lot to treat contaminated water, because most of it is not used and enters the atmosphere, gradually dissolves in it, oxidizes substances in contact with it. Permissible concentration of ozone in the atmosphere is 0.1 mg / m 3 . Ozone is heavier than air, so it settles to the surface of the Earth, in high concentration it poses a great danger to health and oxidizing materials.

Получение большого количества озона для обработки им большого количества воды требует больших материальных затрат, т.к. для этого необходимо много электроэнергии, мощные озонаторные установки со сложными генераторами и высокочастотными преобразователями электрического тока, контактные камеры больших габаритов, уловители и нейтрализаторы неиспользованного по назначению озона.Obtaining a large amount of ozone for processing a large amount of water requires large material costs, because this requires a lot of electricity, powerful ozonation plants with complex generators and high-frequency electric current converters, large contact chambers, traps and neutralizers of unused ozone for its intended purpose.

Известны способы обеззараживания объектов (патенты RU №2040935 от 15.08.1990 г и №2081843 от 09.11.1993 г), в которых поверхность неподвижных твердых объектов обеззараживают обдувом, а неподвижную воду в емкости продувкой (барботажем) атмосферным воздухом при атмосферном давлении, с одновременным облучением его УФ-лучами с длиной волны

Figure 00000001
и энергией hv≥5,26 эВ.Known methods for disinfecting objects (patents RU No. 2040935 from 08/15/1990 g and No. 2081843 from 09/11/1993 g), in which the surface of stationary solid objects is disinfected by blowing, and the stationary water in the tank by blowing (sparging) with atmospheric air at atmospheric pressure, with simultaneous irradiating it with UV rays with a wavelength
Figure 00000001
and energy hv≥5.26 eV.

При энергетической накачке молекул кислорода атмосферного воздуха УФ-лучами образуется мало озона, поэтому для обработки загрязненной воды этими способами требуется много времени, и они не нашли применения в обработке больших объемов воды (сточные воды ЖКХ, промышленных предприятий, животноводческих ферм; природная вода для использования в быту, технике, для питья и приготовления пищевых продуктов; для полива в сельском хозяйстве; для обогрева в ЖКХ; и т.д.).When energetically pumping oxygen molecules of atmospheric air with UV rays, little ozone is formed, so it takes a lot of time to treat contaminated water with these methods, and they have not been used in the treatment of large volumes of water (wastewater of housing and communal services, industrial enterprises, livestock farms; natural water for use in everyday life, appliances, for drinking and cooking food; for irrigation in agriculture; for heating in housing and communal services; etc.).

Применение указанных способов для обеззараживания и очистки потока текущей загрязненной воды практически невозможно также из-за технических и производственных трудностей по очистке стеклянных стенок источников УФ-лучей (кварцевых бактерицидных ламп), контактирующих с обрабатываемой загрязненной водой и быстро теряющих прозрачность из-за отложений на их стенках загрязняющих веществ из обрабатываемой воды (отложения на стенках не пропускают УФ-лучи в обрабатываемую воду и установки перестают обеззараживать и очищать воду). Для применения этих способов необходимы дополнительные устройства и технологии постоянной очистки поверхности стеклянных стенок кварцевых ламп от отложений, что сложно и дорого.The use of these methods for disinfecting and cleaning the flow of contaminated water is also practically impossible due to technical and manufacturing difficulties in cleaning the glass walls of UV light sources (quartz bactericidal lamps) that come into contact with the treated contaminated water and quickly lose transparency due to deposits on them the walls of pollutants from the treated water (deposits on the walls do not allow UV rays into the treated water and the plants cease to disinfect and purify the water). To apply these methods, additional devices and technologies are needed for continuous cleaning of the surface of the glass walls of quartz lamps from deposits, which is difficult and expensive.

Известны гидродинамические установки (патент RU №2611500, заявка №20182407/20(00334), обрабатывающие в дезинтеграторе (инжекторе) быстротекущий поток загрязненной воды микропузырьками КСГ с R≤100 мкм в монодисперсном газожидкостном потоке со специальными гидродинамическими характеристиками, обеспечивающими соприкосновение практически всех молекул кислорода в КСГ со всеми молекулами загрязняющих веществ в обрабатываемой загрязненной воде.Known hydrodynamic installations (patent RU No. 2611500, application No. 1982407/20 (00334) processing a fast-flowing stream of contaminated water in a disintegrator (injector) with KSG microbubbles with R≤100 μm in a monodisperse gas-liquid flow with special hydrodynamic characteristics ensuring contact of almost all oxygen molecules in CSG with all molecules of pollutants in the treated contaminated water.

Недостатком этих гидродинамических установок (ГДУ) является необходимость применения высокооборотных насосов большой мощности для получения большого давления в инжекторе. Чтобы обработать сильно загрязненную воду (например, с показателем загрязненности ПЗ≥1 г/л) необходимы насосы, создающие давление на входе в инжектор Р≥40 кг/см2 (чтобы не превысить объемного газосодержания δсм≤0,4 монодисперсного потока газожидкостной смеси в инжекторе и не вызвать «снарядного» течения потока с большими газовыми пузырями, разрушающими инжектор, вместо монодисперсного потока с микропузырьками R≤100 мкм,), что значительно усложняет и удорожает ГДУ.The disadvantage of these hydrodynamic installations (GDU) is the need to use high-speed pumps of high power to obtain high pressure in the injector. In order to treat highly contaminated water (for example, with a pollution index of PZ≥1 g / l), pumps are required that create a pressure at the inlet of the injector P≥40 kg / cm 2 (so as not to exceed the volumetric gas content δ cm ≤0,4 of a monodisperse stream of a gas-liquid mixture in the injector and not cause a "projectile" flow stream with large gas bubbles that destroy the injector, instead of a monodisperse stream with micro bubbles R≤100 μm,), which greatly complicates and increases the cost of the GDU.

Известна ГДУ (патент RU №2453505 от 15.11.2010 г - прототип), которая насыщенную атмосферным воздухом загрязненную воду обеззараживает и очищает в двух последовательно установленных инжекторах, конфузоры и цилиндрические камеры которых увеличивают скорость потока воды до снижения статического давления в них ниже атмосферного (до выделения растворенного в воде атмосферного воздуха). Одновременно в цилиндрические камеры инжекторов дополнительно подают (засасывают) через дозирующие устройства нужное количество кислородсодержащего газа (например, атмосферного воздуха).Known GDU (patent RU No. 2453505 of November 15, 2010, a prototype), which disinfects and purifies polluted water saturated with atmospheric air in two sequentially installed injectors, the confusers and cylindrical chambers of which increase the water flow rate until the static pressure in them is lower than atmospheric (up to emission of atmospheric air dissolved in water). At the same time, the required amount of oxygen-containing gas (for example, atmospheric air) is additionally supplied (sucked) into the cylindrical chambers of the injectors.

Недостатком известной ГДУ является невозможность ее применения для воды с показателем загрязненности ПЗ≥0,2 г/л, т.к. для обеззараживания и очистки воды в инжекторах необходимо иметь монодисперсный газожидкостный поток с объемным газосодержанием δ≤0,4. При большем загрязнении в воду необходимо вдувать большое количество атмосферного воздуха (необходимо большое количество кислорода, которого в воздухе ~21%), поэтому объемное газосодержание потока в цилиндрических камерах инжекторов будет больше допустимого (δ≥0,4), и газожидкостный поток из монодисперсного превратится в «снарядный» (с большими газовыми пробками), технология гидродинамического обеззараживания и очистки загрязненной воды в ГДУ будет не эффективной.A disadvantage of the known GDU is the impossibility of its use for water with an indicator of contamination PZ≥0.2 g / l, because for disinfecting and purifying water in the injectors, it is necessary to have a monodisperse gas-liquid flow with a volumetric gas content of δ≤0.4. With greater pollution, a large amount of atmospheric air must be blown into the water (a large amount of oxygen is needed, which is ~ 21% in the air), therefore, the volumetric gas content of the flow in the cylindrical chambers of the injectors will be higher than the allowable (δ≥0.4), and the gas-liquid flow will turn from monodisperse in the "shell" (with large gas plugs), the technology of hydrodynamic disinfection and purification of contaminated water in the GDU will not be effective.

Известная ГДУ не может быть использована для обеззараживания и очистки сточной бытовой, ливневой, природной, технической воды, т.к. все они имеют ПЗ≥0,5 г/л, и для них необходимо применять или чистый газообразный кислород, или рабочий насос, создающий соответствующее высокое давление воды (Р≥40 кг/см2) перед инжектором (повышающее степень газонасыщения воды и сжимающее пузырьки выделившегося в конфузоре и цилиндрической камере инжектора воздуха до размеров, обеспечивающих не превышение объемного содержания воды δ≤0,4, что технически сложно и дорого).The well-known GDU cannot be used for disinfection and treatment of domestic, storm, natural, industrial water, as all of them have a PZ≥0.5 g / l, and for them it is necessary to use either pure gaseous oxygen or a working pump that creates the corresponding high water pressure (P≥40 kg / cm 2 ) in front of the injector (increasing the degree of gas saturation of water and compressing bubbles released in the confuser and the cylindrical chamber of the air injector to a size that does not exceed the volumetric water content δ≤0.4, which is technically difficult and expensive).

Как указано выше, обеззараживание и очистку воды в основном производит не озон О3, и не молекулярный кислород О2, а продукт их самораспада - атомарный кислород О. Без УФ-лучей самораспад озона происходит медленно (в воде до нескольких часов, в атмосфере до нескольких дней), поэтому большая его часть выбрасывается неиспользованной в атмосферу, что в известных установках помимо затрат на его изготовление в необходимо большом количестве, приводит к дополнительным затратам и неудобствам по его контролю, улавливанию, уничтожению.As indicated above, the disinfection and purification of water is mainly carried out not by O 3 ozone, and not O 2 molecular oxygen, but the product of their self-decay is atomic oxygen O. Without UV rays, self-decay of ozone occurs slowly (in water up to several hours, in the atmosphere up to several days), therefore, most of it is emitted unused into the atmosphere, which in known installations, in addition to the cost of its manufacture in the necessary large amount, leads to additional costs and inconvenience in its control, capture, destruction.

Предложенная ГДУ позволяет не только уменьшить количество озона, необходимого для получения нужного количества эффективно и быстро окисляющего возбужденного атомарного и/или молекулярного кислорода (исключить выброс неиспользованного озона в атмосферу), но и уменьшить давление загрязненной воды перед инжектором (уменьшить объемное газосодержание потока без применения насоса высокого давления и большой мощности, и уменьшить количество потребляемой им электроэнергии), т.е. позволяет упростить и уменьшить затраты на обеззараживание и очистку загрязненной воды.The proposed GDU allows not only to reduce the amount of ozone necessary to obtain the required amount of efficiently and quickly oxidizing excited atomic and / or molecular oxygen (to eliminate the release of unused ozone into the atmosphere), but also to reduce the pressure of contaminated water in front of the injector (to reduce the volumetric gas content of the stream without using a pump high pressure and high power, and reduce the amount of electricity consumed by them), i.e. allows you to simplify and reduce the cost of disinfection and treatment of contaminated water.

В предложенной ГДУ это достигают тем, что в первом блоке обеззараживания и очистки загрязненной воды, содержащем агрегаты с характеристиками: насос производительностью G=(5-5000) м3/час и напором Р=(50-125) м, инжектор, включающий конфузор, цилиндрическую камеру и диффузор, в котором конфузор выполнен имеющим угол сужения β=(20±5)°, длину L=(0,005-0,3) м, диаметр выходного сечения d=(0,013-0,3) м с возможностью увеличения скорости потока воды до W≥25 м/с со снижением статического давления до Р=(0,6-0,8) ата и выделением растворенного в воде воздуха микропузырьками радиусом R≤100 мкм, цилиндрическая камера выполнена диаметром d=(0,013-0,3) м, длиной L=(5±1) м, соединена с атмосферой с возможностью увеличения скорости потока воды с уменьшением статического давления до Р=(0,3-0,2) ата и созданием монодисперсного турбулентного потока газожидкостной смеси, диффузор выполнен имеющим угол расширения β=(12±3)°, длину L=(0,12-0,055) м с возможностью уменьшения скорости потока с увеличением статического давления в потоке до Р>1 ата со схлопыванием и растворением в воде выделившихся из нее в конфузоре атмосферного воздуха, которые обеззараживают и очищают загрязненную воду:In the proposed GDU, this is achieved by the fact that in the first block of disinfection and purification of contaminated water containing units with characteristics: a pump with a capacity of G = (5-5000) m 3 / h and a pressure of P = (50-125) m, an injector including a confuser , a cylindrical chamber and a diffuser in which the confuser is made having a narrowing angle β = (20 ± 5) °, a length L = (0.005-0.3) m, the diameter of the output section d = (0.013-0.3) m with the possibility of increasing water flow rates to W≥25 m / s with a decrease in static pressure to P = (0.6-0.8) ata and the release of air dissolved in water by microbubbles of radius R≤100 μm, a cylindrical chamber is made with a diameter of d = (0.013-0 , 3) m, length L = (5 ± 1) m, connected to the atmosphere with the possibility of increasing the water flow rate with decreasing static pressure to P = (0.3-0.2) ata and creating a monodisperse turbulent gas-liquid mixture flow, diffuser made with an expansion angle β = (12 ± 3) °, length L = (0.12-0.055) m with the possibility of reducing the flow rate with increasing st at a pressure of up to P> 1 ata with collapse and dissolution in water of atmospheric air released from it in the confuser, which disinfect and clean the contaminated water:

- цилиндрическая камера инжектора соединена с атмосферой через емкость, в которой смонтированы: электроразрядник для накачки энергией молекул атмосферного кислорода и преобразования их в молекулы озона и источник УФ-лучей - бактерицидная кварцевая лампа с длиной волны

Figure 00000001
и энергией hv≥5,26 эВ для накачки квантами лучевой энергии молекул озона и преобразования их в возбужденный атомарный и/или молекулярный кислород;- the cylindrical chamber of the injector is connected to the atmosphere through a container in which are mounted: an electric discharger for pumping energy of atmospheric oxygen molecules and converting them into ozone molecules and a source of UV rays - a bactericidal quartz lamp with a wavelength
Figure 00000001
and an energy of hv≥5.26 eV for pumping the radiation energy of ozone molecules by quanta and converting them into excited atomic and / or molecular oxygen;

- емкость для изготовления возбужденного атомарного и/или молекулярного кислорода параллельно соединена с озонатором;- a container for the manufacture of excited atomic and / or molecular oxygen is connected in parallel with an ozonizer;

- цилиндрическая камера инжектора изготовлена с характеристиками, обеспечивающими критерий Рейнольдса в диапазоне Re=1,7×105-7,2×106, критерий Вебера в диапазоне We=2,4×104-1,9×105;- the cylindrical chamber of the injector is made with characteristics that provide the Reynolds criterion in the range of R e = 1.7 × 10 5 -7.2 × 10 6 , the Weber criterion in the range of W e = 2.4 × 10 4 -1.9 × 10 5 ;

- внутренняя поверхность емкости для изготовления озона и возбужденного атомарного и/или молекулярного кислорода покрыта светоотражающим материалом, предназначенным для отражения квантов лучевой энергии от источника УФ-лучей и использования их для образования озона и преобразования его в возбужденный атомарный и/или молекулярный кислород;- the inner surface of the vessel for the production of ozone and excited atomic and / or molecular oxygen is coated with a reflective material designed to reflect radiation energy quanta from a source of UV rays and use them to form ozone and convert it into excited atomic and / or molecular oxygen;

- емкость для изготовления озона и возбужденного атомарного и/или молекулярного кислорода соединена через управляемый электроклапан, редуктор давления и дозатор с внешним источником сжатого газообразного кислорода для увеличения количества создаваемых в ней молекул озона и возбужденного атомарного и/или молекулярного кислорода и смонтирована непосредственно перед цилиндрической камерой инжектора;- a container for the production of ozone and excited atomic and / or molecular oxygen is connected through a controlled electrovalve, a pressure reducer, and a dispenser to an external source of compressed gaseous oxygen to increase the number of ozone and excited atomic and / or molecular oxygen molecules created in it and mounted directly in front of the cylindrical chamber injector;

- озонатор выполнен с возможностью получения озона из атмосферного воздуха для емкости преобразования озона в возбужденный атомарный и/или молекулярный кислород перед вдувом его в цилиндрическую камеру инжектора и параллельно соединен через управляемый электроклапан, редуктор давления и дозатор с источником сжатого газообразного кислорода;- the ozonizer is configured to produce ozone from atmospheric air for a tank for converting ozone into excited atomic and / or molecular oxygen before blowing it into the cylindrical chamber of the injector and is connected in parallel through a controlled electrovalve, pressure reducer and dispenser to a source of compressed gaseous oxygen;

- перед насосом, предназначенным для подачи загрязненной воды в инжектор, монтирована емкость смешения сильно загрязненной обрабатываемой воды с чистой водой;- in front of the pump intended for supplying contaminated water to the injector, a mixing tank of highly contaminated treated water with clean water is mounted;

- после инжектора первого блока последовательно смонтированы емкость сбора и дегазации обработанной в первом блоке обеззараживания и очистки сильно загрязненной воды, и второй блок обработки этой воды, аналогичный по составу агрегатов и их характеристикам первому блоку, и предназначенный для окисления загрязнителей и/или уничтожения микроорганизмов, оставшихся в воде после ее обработки в первом блоке;- after the injector of the first block, a collection and degassing tank for the disinfection and purification of heavily contaminated water treated in the first block is sequentially mounted, and a second treatment block for this water, similar in composition to the first block and designed for the oxidation of pollutants and / or destruction of microorganisms, remaining in the water after its treatment in the first block;

- емкость с загрязненной водой оснащена нагревателем воды до температуры Т (20-65)°С перед подачей ее в насос и далее в инжектор с возможностью ускорения химических реакций окисления (уничтожения) загрязнителей воды озоном и возбужденным атомарным и/или молекулярным кислородом за время их контакта.- the tank with contaminated water is equipped with a water heater to a temperature of T (20-65) ° C before feeding it to the pump and then to the injector with the possibility of accelerating the chemical reactions of oxidation (destruction) of water pollutants by ozone and excited atomic and / or molecular oxygen during their contact.

Совокупность существенных признаков предложенной ГДУ заключается в том, что загрязненная вода, протекающая через цилиндрическую камеру инжектора с низким статическим давлением, обеззараживается и очищается определенным количеством возбужденного атомарного О* и возбужденного молекулярного О2* кислорода, полученным в специальной камере и вдутым в цилиндрическую камеру с созданием в ней специального монодисперсного газожидкостного потока, что исключает:The set of essential features of the proposed GDU is that the contaminated water flowing through the cylindrical chamber of the injector with low static pressure is disinfected and purified with a certain amount of excited atomic O * and excited molecular O 2 * oxygen, obtained in a special chamber and blown into a cylindrical chamber with the creation of a special monodisperse gas-liquid flow in it, which eliminates:

- отложение загрязнений на прозрачной поверхности стеклянных стенок источника УФ-лучей (бактерицидная лампа в ГДУ не контактирует с загрязненной водой);- deposition of contaminants on the transparent surface of the glass walls of the source of UV rays (the bactericidal lamp in the GDU does not contact contaminated water);

- выброс озона в атмосферу (весь специально изготовленный озон переводится в возбужденный атомарный и молекулярный кислород до его подачи в поток загрязненной воды, после чего используется в инжекторе).- ozone release into the atmosphere (all specially made ozone is converted into excited atomic and molecular oxygen before it is fed into the polluted water stream, after which it is used in the injector).

Предложенная ГДУ повышает эффективность гидродинамического обеззараживания и очистки потока загрязненной воды путем создания в цилиндрической камере инжектора монодисперсного газожидкостного потока с объемным газосодержанием δ≤0,4 и вдува в него специальной смеси газов (атмосферный воздух + возбужденный молекулярный и атомарный кислород). Эту смесь изготавливают в специальной емкости перед цилиндрической камерой инжектора - вначале изготавливают промежуточный озон (путем энергетической накачки молекул атмосферного кислорода энергией свободных электронов, получаемых в электроразряднике), после чего полученный озон переводят (диссоциируют) в возбужденный атомарный и молекулярный кислород накачкой его молекул энергией свободных электронов с hv≥5,26 эВ и с диной волны

Figure 00000001
(квантов света), получаемых от источника УФ-лучей (кварцевой бактерицидной лампы), который затем подают в цилиндрическую камеру инжектора.The proposed GDU increases the efficiency of hydrodynamic disinfection and purification of the polluted water stream by creating a monodisperse gas-liquid stream with a volumetric gas content of δ≤0.4 in the cylindrical chamber of the injector and blowing a special mixture of gases into it (atmospheric air + excited molecular and atomic oxygen). This mixture is made in a special container in front of the cylindrical chamber of the injector - first, intermediate ozone is produced (by energetically pumping atmospheric oxygen molecules with the energy of free electrons obtained in an electric discharge), after which the resulting ozone is converted (dissociated) into excited atomic and molecular oxygen by pumping its molecules with free energy electrons with hv≥5.26 eV and with a dyne wave
Figure 00000001
(light quanta) obtained from a source of UV rays (quartz bactericidal lamp), which is then fed into the cylindrical chamber of the injector.

Новые свойства предложенной ГДУ обеспечиваются применением комплекса новых технологий, с помощью которых кислород атмосферного воздуха перед подачей в цилиндрическую камеру инжектора в специальной емкости превращается в очень эффективный окислитель (вначале в озон, затем тут же в возбужденный атомарный и молекулярный кислород), который в смеси с атмосферным воздухом подается в цилиндрическую камеру инжектора и весь используется на окисление загрязнителей.The new properties of the proposed GDU are ensured by the use of a set of new technologies, by which the oxygen of atmospheric air is converted into a very effective oxidizer (first into ozone, then immediately into excited atomic and molecular oxygen) before being fed into the cylindrical chamber of the injector in a special container, which is mixed with atmospheric air is fed into the cylindrical chamber of the injector and the whole is used for the oxidation of pollutants.

На Фиг. 1 представлена схема предложенной ГДУ, где:In FIG. 1 presents a diagram of the proposed GDU, where:

1. Источник загрязненной воды (емкость).1. Source of contaminated water (capacity).

2. Управляемый электроклапан подачи загрязненной воды в насос.2. Controlled solenoid valve for supplying contaminated water to the pump.

3. Насос подачи загрязненной воды в инжектор.3. Pump for supplying contaminated water to the injector.

4. Конфузор инжектора.4. Injector confuser.

5. Цилиндрическая камера инжектора.5. The cylindrical chamber of the injector.

6 Диффузор инжектора.6 Injector diffuser.

7. Емкость сбора и дегазации обработанной в инжекторе газожидкостной смеси (емкость-дегазатор).7. The capacity for collecting and degassing the gas-liquid mixture processed in the injector (capacity-degasser).

8. Управляемый электроклапан соединения емкости-дегазатора с атмосферой (или с емкостью хранения выделившихся газов).8. A controlled solenoid valve connecting the degasser to the atmosphere (or to the storage capacity of the evolved gases).

9. Емкость изготовления озона и возбужденного атомарного и молекулярного кислорода.9. The capacity for the production of ozone and excited atomic and molecular oxygen.

10. Управляемый электроклапан соединения емкости изготовления озона с атмосферой.10. A controlled solenoid valve for connecting an ozone manufacturing vessel to the atmosphere.

11. Электроразрядник.11. Electric discharge.

12. Источник электропитания электроразрядника.12. The power source of the electric discharge.

13. Включатель-выключатель электропитания электроразрядника.13. Switch-disconnector for power supply of electric discharge.

14. Озонатор.14. The ozonizer.

15. Источник электропитания озонатора.15. Ozonator power supply.

16. Включатель-выключатель электропитания озонатора.16. On-switch power supply ozonator.

17. Источник сжатого газообразного кислорода.17. Source of compressed gaseous oxygen.

18. Управляемый электроклапан соединения источника сжатого газообразного кислорода с емкостью изготовления возбужденного атомарного и молекулярного кислорода.18. A controlled solenoid valve for connecting a source of compressed gaseous oxygen with a capacity for producing excited atomic and molecular oxygen.

19. Редуктор давления подачи сжатого газообразного кислорода в емкость изготовления возбужденного атомарного и молекулярного кислорода.19. A pressure regulator for supplying compressed gaseous oxygen to the manufacturing capacity of excited atomic and molecular oxygen.

20. Дозатор подачи газообразного кислорода в емкость изготовления возбужденного атомарного и молекулярного кислорода.20. Dispenser for the supply of gaseous oxygen to the container for the production of excited atomic and molecular oxygen.

21. Управляемый электроклапан соединения емкости изготовления озона с цилиндрической камерой21. A controlled solenoid valve connecting the capacity of the production of ozone with a cylindrical chamber

22. Дозатор подачи газовой смеси воздуха, озона, кислорода в цилиндрическую камеру.22. Dispenser for supplying a gas mixture of air, ozone, oxygen into a cylindrical chamber.

23. Источник УФ-лучей (бактерицидная кварцевая лампа).23. Source of UV rays (bactericidal quartz lamp).

24. Включатель-выключатель электропитания источника УФ-лучей.24. Power switch on / off UV source.

25. Потребитель обработанной воды.25. Consumer of treated water.

26. Управляемый электроклапан подачи обработанной воды потребителю.26. Operated solenoid valve for the supply of treated water to the consumer.

27. Источник атмосферного воздуха.27. Source of atmospheric air.

28. Управляемый электроклапан подачи озона в емкость изготовления возбужденного кислорода.28. A controlled solenoid valve for supplying ozone to the production capacity of excited oxygen.

29. Трубопровод подачи смеси атмосферного воздуха, озона, кислорода в цилиндрическую камеру инжектора.29. The pipeline supplying a mixture of atmospheric air, ozone, oxygen into the cylindrical chamber of the injector.

30. Управляемый электроклапан подачи воздуха в озонатор.30. Operated solenoid valve for air supply to the ozonizer.

31. Управляемый электроклапан подачи сжатого газообразного кислорода в озонатор.31. A controlled solenoid valve for supplying compressed gaseous oxygen to the ozonizer.

32. Редуктор подачи давления сжатого газообразного кислорода в озонатор.32. Pressure reducer for compressed gaseous oxygen to the ozonizer.

33. Дозатор подачи сжатого газообразного кислорода в озонатор.33. Dispenser supply compressed gaseous oxygen to the ozonizer.

Загрязненная вода подается из источника 1 в предложенную ГДУ, которая содержит последовательно монтированные: управляемый электроклапан 2; насос 3; конфузор 4 инжектора; цилиндрическую камеру 5 инжектора; диффузор 6 инжектора; емкость-дегазатор 7 сбора обработанной в инжекторе газожидкостной смеси для выделения из нее и удаления в атмосферу газов; управляемый электроклапан 8 соединения емкости сбора и дегазации 7 с атмосферой. Вход в цилиндрическую камеру 5 инжектора соединен трубопроводом 29 через управляемый электроклапан 21 и дозатор 22 с емкостью 9 изготовления озона и возбужденного атомарного и молекулярного кислорода, вход в которую соединен через управляемый электроклапан 10 с источником 27 атмосферного воздуха, и (при необходимости, для сильно загрязненной воды) через управляемый электроклапан 18, редуктор давления 19, дозатор 20 с источником 17 сжатого газообразного кислорода. Электроразрядник 11 соединен через включатель-выключатель 13 с источником электроэнергии 12, и монтирован внутри емкости 9, в которой с его помощью изготавливается озон. Озонатор 14 соединен через включатель-выключатель 16 с источником электроэнергии 15, выход озона из него должен быть монтирован (как указано на Фиг. 1) внутри емкости 9. Электрические провода электроразрядника 11 закреплены в стенках емкости 9 (проходят через эти стенки) на электроизоляторах.Contaminated water is supplied from source 1 to the proposed GDU, which contains sequentially mounted: controlled electrovalve 2; pump 3; confuser 4 injectors; a cylindrical chamber 5 of the injector; injector diffuser 6; a degassing tank 7 for collecting the gas-liquid mixture processed in the injector for separating from it and removing gases into the atmosphere; controlled electrovalve 8 connecting the collection tank and degassing 7 with the atmosphere. The entrance to the cylindrical chamber 5 of the injector is connected by a pipe 29 through a controlled electrovalve 21 and a dispenser 22 with a capacity 9 for producing ozone and excited atomic and molecular oxygen, the entrance to which is connected through a controlled electrovalve 10 with a source of atmospheric air 27, and (if necessary, for highly contaminated water) through a controlled solenoid valve 18, a pressure reducer 19, a dispenser 20 with a source of compressed oxygen gas 17. The electric discharger 11 is connected via an on-off switch 13 to an electric power source 12, and is mounted inside the tank 9, in which ozone is produced using it. The ozonizer 14 is connected through an on / off switch 16 to a power source 15, the ozone output from it must be mounted (as indicated in Fig. 1) inside the tank 9. The electric wires of the electric discharge 11 are fixed in the walls of the tank 9 (pass through these walls) on the insulators.

Озонатор 14 и емкость 9 изготовления возбужденного атомарного и молекулярного кислорода параллельно соединены (по отдельности, через автономные управляемые электроклапаны, дозаторы, редукторы давления) с источником атмосферного воздуха и с источником сжатого газообразного кислорода.The ozonizer 14 and the vessel 9 for the production of excited atomic and molecular oxygen are connected in parallel (separately, through autonomous controlled electro-valves, dispensers, pressure reducers) with a source of atmospheric air and with a source of compressed gaseous oxygen.

Источник УФ-лучей 23 (кварцевые бактерицидные лампы) соединен через включатель-выключатель 24 с источником электроэнергии 12, и может быть установлен как внутри, так и снаружи емкости 9. При установке источника УФ-лучей 23 с внешней стороны емкости 9 (как указано на Фиг. 1), ее стенки должны быть выполнены прозрачными (например, из кварцевого стекла.The source of UV rays 23 (quartz bactericidal lamps) is connected through a switch-on switch 24 to a power source 12, and can be installed both inside and outside the tank 9. When installing the source of UV rays 23 from the outside of the tank 9 (as indicated on Fig. 1), its walls must be made transparent (for example, from quartz glass.

Схему и конструкцию ГДУ, характеристики и размеры рабочего насоса 3 и инжектора, расход и давление подаваемого в цилиндрическую камеру 5 инжектора из емкости 9 смеси атмосферного воздуха с возбужденными атомами и молекулами кислорода, расход и давление подаваемого в камеру 9 газообразного кислорода из внешнего источника 17 (например, из баллона), расход и давление подаваемого в камеру 9 атмосферного воздуха, гидродинамические параметры газожидкостного потока по длине конфузора 4, цилиндрической камеры 5, конфузора 6, рассчитывают при помощи комплексной системы физико-математических зависимостей, разработанной на основе результатов научно-технических исследований авторов, проверяют и настраивают при гидропроливках ГДУ с имитацией конкретных условий эксплуатации ГДУ и конкретной загрязненной воды (по ТЗ Заказчиков, в каждом конкретном случае, применительно к местным условиям эксплуатации ГДУ), затем экспериментально подтверждают гидроиспытаниями.The layout and design of the GDU, the characteristics and dimensions of the working pump 3 and the injector, the flow rate and pressure of the injector supplied to the cylindrical chamber 5 from the tank 9 of a mixture of atmospheric air with excited oxygen atoms and molecules, the flow rate and pressure of gaseous oxygen supplied to the chamber 9 from an external source 17 ( for example, from a cylinder), the flow rate and pressure of the atmospheric air supplied to the chamber 9, the hydrodynamic parameters of the gas-liquid flow along the length of the confuser 4, the cylindrical chamber 5, the confuser 6, are calculated using an integrated system of physical and mathematical dependencies developed on the basis of the results of scientific and technical studies authors, they check and adjust during hydro-spillage of gas-distributing units with imitation of specific operating conditions of gas-distributing units and specific contaminated water (according to the TOR of the Customers, in each case, in relation to local operating conditions of gas-distributing units), then experimentally confirm with hydraulic tests.

Необходимость применения в предложенной ГДУ емкости 7 сбора и дегазации обработанной в инжекторе газожидкостной смеси (емкости-дегазатора), ее объем, время выдержки в ней этой смеси до полного разделения ее на жидкость и газы, назначают (по ТЗ Заказчика) из условий применения ГДУ к конкретной загрязненной воде и ее последующего использования после обработки (сброс в природные хранилища, перекачка насосом в емкость длительного хранения для последующего использования в промышленности и/или в сельском хозяйстве, для повторной обработки, и т.д.).The necessity of using in the proposed GDU a container 7 for collecting and degassing a gas-liquid mixture processed in an injector (a degasser tank), its volume, the exposure time of this mixture in it until it is completely separated into liquid and gases, is assigned (according to the TOR of the Customer) from the conditions of use of the GDU to specific contaminated water and its subsequent use after treatment (discharge to natural storage facilities, pumping to a long-term storage tank for subsequent use in industry and / or agriculture, for re-treatment, etc.).

Предложенная ГДУ работает следующим образом.The proposed GDU works as follows.

До работы ГДУ управляемые электроклапаны 2,8, 10, 18, 21, 30, 31 закрыты, включатели-выключатели 13, 16, 24 отсоединяют от источников электроэнергии 12 и 15 электроразрядник 11, озонатор 14, бактерицидную электролампу УФ-излучения 23.Before the operation of the GDU, the controlled electro-valves 2,8, 10, 18, 21, 30, 31 are closed, the on-off switches 13, 16, 24 are disconnected from the electric power sources 12 and 15, the electric discharge 11, the ozonizer 14, and the bactericidal UV lamp 23.

Перед началом работы открывают электроклапан 2 и из источника 1 в рабочий насос 3 поступает загрязненная вода. Насос 3 с требуемыми давлением и расходом подает загрязненную воду в инжектор.Before starting work, open the solenoid valve 2 and from source 1, contaminated water enters the working pump 3. Pump 3 with the required pressure and flow rate supplies contaminated water to the injector.

Одновременно открывают электроклапаны 8, 10, 18, 21, 28 подают в емкость 9 с требуемым расходом и давлением атмосферный воздух (газообразный кислород из источника 17, через управляемый электроклапан 18 и редуктор 19, если это необходимо, озон через управляемый электроклапан 28, если это необходимо), сбрасывают в атмосферу воздух из емкости сбора и дегазации 7, замыкают включатели 13, 16, 24 и подают электроэнергию на разрядник 11, озонатор 14, источник УФ-лучей 23.At the same time, the electrovalves 8, 10, 18, 21, 28 are opened, atmospheric air is supplied to the container 9 with the required flow rate and pressure (gaseous oxygen from the source 17, through the controlled electrovalve 18 and gearbox 19, if necessary, ozone through the controlled electrovalve 28, if necessary), they discharge air into the atmosphere from the collection and degassing tank 7, close the switches 13, 16, 24 and supply electricity to the arrester 11, ozonizer 14, and the source of UV rays 23.

При прохождении потока загрязненной воды через конфузор 4, статическое давление в нем (перед выходом из него) снижается до (0,6-0,8) ата, т.е. ниже атмосферного, из воды выделяется растворенный в ней воздух (микропузырьками с R≤100 мкм), цилиндрическая камера 5 «засасывает» в себя из емкости 9 смесь атмосферного воздуха с созданными в ней в необходимом количестве возбужденными атомами и молекулами кислорода, и в ней (в цилиндрической камере 5) создается монодисперсный турбулентный газожидкостный поток с микропузырьками R≤100 мкм, критериями Рейнольдса в диапазоне Re=1,7×105-7,2×106, Вебера в диапазоне We=2,4×104-1,9×105.When a stream of contaminated water passes through confuser 4, the static pressure in it (before exiting it) decreases to (0.6-0.8) ata, i.e. below atmospheric, the air dissolved in it (microbubbles with R≤100 μm) is released from the water, the cylindrical chamber 5 “draws” into itself from the tank 9 a mixture of atmospheric air with the excited oxygen atoms and molecules created in it in the required amount, and in it ( in a cylindrical chamber 5) a monodisperse turbulent gas-liquid flow is created with micro bubbles R≤100 μm, Reynolds criteria in the range R e = 1.7 × 10 5 -7.2 × 10 6 , Weber in the range W e = 2.4 × 10 4 -1.9 × 10 5 .

Во время нахождения молекул кислорода между электродами электроразрядника 11, на них воздействуют электроны из электроразрядника 11, которые энергетически накачивают их и превращают в озон и частично в возбужденный атомарный и молекулярный кислород. Для слабо загрязненной воды (ПЗ≤1 г/л), может быть достаточно электроразрядника 11 и образованного им из атмосферного воздуха озона с малым количеством возбужденного атомарного и молекулярного кислорода. Для сильно загрязненной воды (ПЗ≥1 г/л) может потребоваться перевод всего образованного из атмосферного воздуха озона в возбужденный атомарный и молекулярный кислород (или добавления чистого кислорода из источника 17 и озона из озонатора 14 в атмосферный воздух из источника 27). Это определяется и рассчитывается в каждом конкретном случае по ТЗ Заказчиков, применительно к загрязненности обрабатываемой воды, степени ее очистки, местным условиям, виду использования воды после обработки в ГДУ.While the oxygen molecules are between the electrodes of the electric discharge 11, they are affected by electrons from the electric discharge 11, which energetically pump them and turn them into ozone and partially into excited atomic and molecular oxygen. For slightly polluted water (PZ ≤1 g / l), an electric discharge 11 and ozone formed from atmospheric air with a small amount of excited atomic and molecular oxygen may be sufficient. For highly polluted water (PZ≥1 g / l), it may be necessary to transfer all ozone generated from atmospheric air to excited atomic and molecular oxygen (or to add pure oxygen from source 17 and ozone from ozonizer 14 to atmospheric air from source 27). This is determined and calculated in each case according to the TOR of the Customers, with regard to the contamination of the treated water, the degree of its purification, local conditions, the type of water use after treatment in the GDU.

На озон и кислород в емкости 9 воздействуют УФ-лучами бактерицидной кварцевой лампы 23, которыми энергетически дополнительно накачивают их лучевой энергией до разложения на возбужденный атомарный кислород О* и на возбужденный молекулярный кислород О2 *. Молекулы озона в основном состоянии О3('А) получают энергию h≥5,26 эВ в виде квантов света с диной волны

Figure 00000001
и диссоциируют (разлагаются) на возбужденные молекулы и атомы кислорода тоже в основных состояниях, причем в непосредственной близости от обрабатываемой в цилиндрической камере 5 загрязненной воды, после чего практически сразу подаются через электроклапан 21 и дозатор 22 в цилиндрическую камеру 5 инжектора (в поток загрязненной воды) и используются по назначению.Ozone and oxygen in the container 9 are exposed to UV rays of a bactericidal quartz lamp 23, which are energetically additionally pumped with their radiant energy before decomposition into excited atomic oxygen O * and excited molecular oxygen O 2 * . Ozone molecules in the ground state of O 3 ('A) receive an energy of h≥5.26 eV in the form of light quanta with a dyne wave
Figure 00000001
and dissociate (decompose) into excited molecules and oxygen atoms also in the ground states, moreover, in the immediate vicinity of the contaminated water processed in the cylindrical chamber 5, after which they are supplied almost immediately through the electrovalve 21 and dispenser 22 into the cylindrical chamber 5 of the injector (into the stream of contaminated water ) and are used as intended.

В предложенной ГДУ требуемое небольшое количество озона О3 получают непосредственно перед цилиндрической камерой 5, в емкости 9 с прозрачной стенкой, и в ней же (в емкости 9) сразу преобразуют его квантами света (от кварцевой лампы 23) с длиной волны

Figure 00000001
и энергией hv≥5,26 эВ в возбужденный атомарный О* и молекулярный О2 * кислород, т.е. происходит реакция О3+hv→О*2 *.In the proposed GDU, the required small amount of O 3 ozone is obtained directly in front of the cylindrical chamber 5, in a container 9 with a transparent wall, and in it (in a container 9) it is immediately converted by light quanta (from a quartz lamp 23) with a wavelength
Figure 00000001
and energy hv≥5.26 eV into excited atomic O * and molecular O 2 * oxygen, i.e. the reaction occurs O 3 + hv → O * + O 2 * .

На диссоциацию молекулы озона О3 расходуется небольшая энергия - 1,09 эВ, остальная энергия поглощенных квантов идет на возбуждение возникающих при этом частиц - атомарного кислорода О и молекулярного кислорода О2. В зависимости от характеристик воздействующего излучения (

Figure 00000002
, и hv), атомарный и молекулярный кислород может быть возбужден до различных уровней - O('S), O('D), O2('Δg), О2('ε+g), О2(3ε+ v). Радиационное разрушение (диссоциация) озона происходит при поглощении энергии в полосах Шаппюи и Гегинса, но наиболее интенсивно оно происходит при длине волны квантов света
Figure 00000003
Figure 00000004
(меньше так называемой D-границы). При этом происходит реакция О3('А) + hv→О2('Δq)+O('D), а при длине волны квантов света
Figure 00000005
- реакция О3('А)+hv→О2('∑+q)+O('D).A small energy of 1.09 eV is spent on the dissociation of the O 3 molecule of ozone, the rest of the energy of the absorbed quanta goes to the excitation of the resulting particles - atomic oxygen O and molecular oxygen O 2 . Depending on the characteristics of the radiation (
Figure 00000002
, and hv), atomic and molecular oxygen can be excited to various levels - O ('S), O (' D), O 2 ('Δg), O 2 (' ε + g), O 2 ( 3 ε + v ) Radiation destruction (dissociation) of ozone occurs when energy is absorbed in the Chappuis and Hegins bands, but it occurs most intensively at a wavelength of light quanta
Figure 00000003
Figure 00000004
(smaller than the so-called D-boundary). In this case, the reaction О 3 ('А) + hv → О 2 (' Δq) + O ('D) takes place, and at a wavelength of light quanta
Figure 00000005
- reaction О 3 ('А) + hv → О 2 (' ∑ + q) + O ('D).

Квантовый выход реакции равен единице при

Figure 00000006
который уменьшен до 0,4 при
Figure 00000007
поэтому облучать озон квантами света с длиной волны
Figure 00000008
нецелесообразно. Имеющиеся в воздухе (в емкости 9) молекулы нормального кислорода О2 под действием радиации (УФ-лучей) тоже переходят в возбужденное состояние и диссоциируют на атомы, которые тоже переходят в возбужденное состояние.The quantum yield of the reaction is unity at
Figure 00000006
which is reduced to 0.4 at
Figure 00000007
therefore irradiate ozone with light quanta with a wavelength
Figure 00000008
impractical. Molecules of normal oxygen O 2 present in the air (in tank 9) under the influence of radiation (UV rays) also go into an excited state and dissociate into atoms, which also go into an excited state.

Диссоциация молекулы кислорода на атомы происходит при поглощении энергии в полюсах Герц-берга, т.е. при длине волны квантов света

Figure 00000009
а при
Figure 00000010
(в полюсах Шумана-Рунге) радиация создает уже возбужденные атомы кислорода, поэтому облучать атомы кислорода квантами света длиной волны
Figure 00000011
не обязательно, т.к. они достаточно возбуждены энергией УФ-облучения в диапазоне
Figure 00000012
При этом на диссоциацию молекулы кислорода расходуется 5,115 эВ, а на возбуждение атомов кислорода - 1,96 эВ.The dissociation of an oxygen molecule into atoms occurs when energy is absorbed at the poles of the Hertzberg, i.e. at a wavelength of light quanta
Figure 00000009
and when
Figure 00000010
(at the poles of Schumann-Runge) radiation creates already excited oxygen atoms, therefore, irradiate oxygen atoms with light wavelength quanta
Figure 00000011
not necessarily, because they are sufficiently excited by the energy of UV radiation in the range
Figure 00000012
In this case, 5.115 eV is spent on the dissociation of the oxygen molecule, and 1.96 eV on the excitation of oxygen atoms.

Возбужденные атомы кислорода О* и молекулы кислорода О2 * (электрон находится на более высокой орбите) являются очень активными окислителями и быстро уничтожают вредную микрофлору в воде, и окисляют («сжигают») находящуюся в ней органику и другие загрязняющие химические вещества. По сравнению с обработкой воды озоном О3, скорость ее обработки возбужденными О* и О2 * ~ более чем в 100 раз быстрее, т.е. достаточно воздействовать на загрязненную воду в цилиндрической камере 5 инжектора возбужденными О* и О2 * практически одну секунду (степень обеззараживания и очистки загрязненной воды зависит от характеристик монодисперсного потока газожидкостной смеси через цилиндрическую камеру 5, ее длины, степени загрязненности воды, количества возбужденных О* и О2 * кислорода, которые определяют расчетами и подтверждают гидроиспытаниями ГДУ).Excited O * oxygen atoms and O 2 * oxygen molecules (an electron is in a higher orbit) are very active oxidizing agents and quickly destroy harmful microflora in water, and they oxidize (“burn”) the organics and other polluting chemicals in it. Compared to water treatment with O 3 ozone, the rate of its treatment with excited O * and O 2 * ~ is more than 100 times faster, i.e. it is enough to act on the contaminated water in the cylindrical chamber 5 of the injector with excited O * and O 2 * almost one second (the degree of disinfection and purification of contaminated water depends on the characteristics of the monodisperse flow of the gas-liquid mixture through the cylindrical chamber 5, its length, degree of water pollution, the number of excited O * and O 2 * oxygen, which are determined by calculations and confirmed by hydraulic tests of the GDU).

Все преобразования молекул кислорода и озона происходят за доли секунды. В емкости 9 нет загрязненной воды и низкое давление, поэтому они не расходуются и быстро (за ≤0,1 с) поступают в цилиндрическую камеру 5, где в виде микропузырьков с R≤100 мкм в течение ≤0,5 с контактируют с молекулами загрязняющих веществ и органики в воде, обеззараживают, очищают, обесцвечивают ее (расходуются по назначению), и не выбрасываются в атмосферу.All transformations of oxygen and ozone molecules occur in fractions of a second. In tank 9 there is no contaminated water and low pressure, so they are not consumed and quickly (in ≤0.1 s) enter the cylindrical chamber 5, where in the form of microbubbles with R≤100 μm they are contacted with polluting molecules for ≤0.5 s substances and organics in the water, disinfect, cleanse, discolor it (consumed for its intended purpose), and are not released into the atmosphere.

Молекулы и атомы кислорода из возбужденного (активного) состояния (если не вступили в реакцию окисления с молекулами примесей и органики в воде), через ≤0,9 с возвращаются в обычное состояние за счет излучения тепловой энергии при возвращении электрона на обычную орбиту (температура воды при этом повышается на ~1°С). В результате не только улучшается и ускоряется очистка и обеззараживание воды, но и исключается выброс озона в атмосферу.Molecules and oxygen atoms from an excited (active) state (if they did not enter the oxidation reaction with molecules of impurities and organics in water) return to their normal state after ≤0.9 s due to the radiation of thermal energy when the electron returns to its normal orbit (water temperature it increases by ~ 1 ° C). As a result, not only improves and accelerates the purification and disinfection of water, but also eliminates the release of ozone into the atmosphere.

В цилиндрической камере 5 инжектора вода смешивается с микропузырьками атмосферного воздуха (с возбужденными атомами и молекулами кислорода), растворенные и взвешенные примеси в воде вступают с ними в быстрое химическое взаимодействие, происходит окисление железа, марганца, сероводорода, органических примесей, обесцвечивание и обеззараживание воды. В результате окисления железа образуется гидроокись железа Fe(OH)3, которая при образовании и коагуляции является мощным сорбентом и удаляет из воды ионы тяжелых металлов, органические вещества, микробы. В цилиндрической камере 5 предложенной ГДУ процесс очистки и обеззараживания воды производится при воздействии большого количества факторов, поэтому ее эффективность высока, а энергозатраты незначительны.In the cylindrical chamber 5 of the injector, water is mixed with microbubbles of atmospheric air (with excited atoms and oxygen molecules), dissolved and suspended impurities in water enter into rapid chemical interaction with them, oxidation of iron, manganese, hydrogen sulfide, organic impurities, discoloration and disinfection of water. As a result of iron oxidation, iron hydroxide Fe (OH) 3 is formed , which, when formed and coagulated, is a powerful sorbent and removes heavy metal ions, organic substances, and microbes from water. In the cylindrical chamber 5 of the proposed GDU, the process of purification and disinfection of water is carried out under the influence of a large number of factors, therefore its effectiveness is high and energy consumption is negligible.

В предложенной ГДУ озона требуется незначительное количество, т.к. он весь диссоциируется на возбужденный атомарный и молекулярный кислород, который полностью используется на очистку и обеззараживание воды (не выбрасывается в атмосферу, его не требуется улавливать и нейтрализовать), что в свою очередь не только уменьшает габариты цилиндрической камеры 5, энергозатраты, облегчает эксплуатацию, упрощает технологию обеззараживания и очистки воды, но и упрощает технику безопасности.A small amount of ozone is required in the proposed GDU, as it completely dissociates into excited atomic and molecular oxygen, which is completely used for purification and disinfection of water (it is not emitted into the atmosphere, it does not need to be trapped and neutralized), which in turn not only reduces the dimensions of the cylindrical chamber 5, energy consumption, facilitates operation, simplifies disinfection and water purification technology, but also simplifies safety procedures.

Под действием электрических разрядов электроразрядника 11 и УФ-лучей бактерицидной кварцевой лампы 23, в емкости 9 энергетической накачкой образуются не только озон из атмосферного воздуха и возбужденный молекулярный и атомарный кислород из озона, но и электроны, ионы, радикалы ОН-, различные перекиси и закиси водорода. В цилиндрической камере 5 происходит смешение мелких газовых микропузырьков воздуха, содержащего энергетически накачанные возбужденные атомы и молекулы кислорода, с загрязненной водой, которые на поверхности соприкосновения микропузырьков с загрязненной водой вступают в быстрое взаимодействие с примесями, происходит окисление железа, марганца, сероводорода, органических примесей, т.е. обесцвечивание и очистка воды. Образовавшиеся вещества выпадают в осадок, который удаляют из воды известными способами.Under the influence of electric discharges of electric discharger 11 and UV rays of a bactericidal quartz lamp 23, not only ozone from atmospheric air and excited molecular and atomic oxygen from ozone are generated by energy pumping in tank 9, but also electrons, ions, OH - radicals, various peroxides and nitrous oxides hydrogen. In a cylindrical chamber 5, small gas microbubbles of air containing energetically pumped excited atoms and oxygen molecules are mixed with contaminated water, which quickly interact with impurities on the contact surface of microbubbles with contaminated water, oxidation of iron, manganese, hydrogen sulfide, organic impurities occurs those. discoloration and water purification. The resulting substances precipitate, which is removed from the water by known methods.

Выделившиеся из воды в конфузоре 4 и в цилиндрической камере 5 (при снижении статического давления в потоке) микропузырьки растворенного в воде атмосферного воздуха, в диффузоре 6 «схлопываются» (при повышении в нем статического давления из-за уменьшения скорости потока), т.е. микропузырьки снова растворяются в воде. В местах этого «схлопывания» образуются высокое давление (Р≥500 кг/см2) и температура (Т≥700°С), которые не только на несколько порядков ускоряют химические реакции в монодисперсном газожидкостном потоке, но и механически уничтожают микроорганизмы (обеззараживают воду), разлагают оставшийся озон (все окислительные реакции в цилиндрической камере 5 и диффузоре 6 происходят за доли секунды).Microbubbles of atmospheric air dissolved in water, which are released from water in the confuser 4 and in the cylindrical chamber 5 (with a decrease in the static pressure in the flow), “collapse” in the diffuser 6 (when the static pressure increases in it due to a decrease in the flow rate), i.e. . microbubbles dissolve in water again. In the places of this “collapse” high pressure (P≥500 kg / cm 2 ) and temperature (Т≥700 ° С) are formed, which not only speed up chemical reactions in a monodisperse gas-liquid stream by several orders of magnitude, but also mechanically destroy microorganisms (disinfect water ), decompose the remaining ozone (all oxidative reactions in the cylindrical chamber 5 and the diffuser 6 occur in a split second).

Для качественной обработки мало загрязненной воды в цилиндрической камере 5 известных ГДУ недиссоциированным озоном в смеси с атмосферным воздухом, озона требуется в 10-25 раз больше, чем при принудительной его диссоциации на возбужденный атомарный и молекулярный кислород в предложенной ГДУ, т.к. с загрязнителями химически взаимодействует вступает не сам озон, а возбужденный атомарный и молекулярный кислород, на которые озон самостоятельно медленно разлагается. В предложенной ГДУ все изготовленное (нужное меньшее) количество озона в емкости 9 принудительно разлагают и переводят в более эффективный возбужденный атомарный и молекулярный кислород, что значительно упрощает и удешевляет обеззараживание и очистку мало загрязненной воды (достаточно озона, полученного продувкой атмосферного воздуха через факельный разряд электрического тока (электроразрядник 11) от источника с напряжением 220-350 вольт и с промышленной частотой 50 Гц, без применения специальных генераторов, высокочастотных преобразователей, кислородных обогатителей, т.е. без озонатора).For high-quality treatment of little polluted water in a cylindrical chamber of 5 known GDUs with undissociated ozone mixed with atmospheric air, ozone is required 10–25 times more than when it is forced to dissociate into excited atomic and molecular oxygen in the proposed GDU, because It is not ozone itself that chemically interacts with pollutants, but excited atomic and molecular oxygen, into which ozone independently decomposes slowly. In the proposed GDU, all manufactured (the required smaller) amount of ozone in the tank 9 is forcibly decomposed and converted to a more efficient excited atomic and molecular oxygen, which greatly simplifies and reduces the cost of disinfection and purification of slightly polluted water (enough ozone obtained by blowing atmospheric air through a flare discharge of electric current (electric discharger 11) from a source with a voltage of 220-350 volts and with an industrial frequency of 50 Hz, without the use of special generators, high-frequency converters, oxygen concentrators, i.e. without an ozonizer).

Для качественной обработки сильно загрязненной воды может потребоваться дополнительный чистый кислород, который подают:For high-quality treatment of highly contaminated water, additional pure oxygen may be required, which is supplied:

- в емкость 9 из источника 17 через управляемый электроклапан 18, редуктор давления 19, дозатор 20, из которого получают требующееся количество переходного озона и/или сразу возбужденного атомарного и молекулярного кислорода (без применения сложного и дорогого озонатора);- into the container 9 from the source 17 through a controlled electrovalve 18, a pressure reducer 19, a dispenser 20, from which the required amount of transitional ozone and / or immediately excited atomic and molecular oxygen is obtained (without the use of a complex and expensive ozonizer);

- и/или в озонатор 14 из источника 17 через управляемый электроклапан 31, редуктор давления 32, дозатор 33, в котором получают требующееся количество переходного озона (если его нужно больше в емкости 9).- and / or to the ozonizer 14 from the source 17 through a controlled solenoid valve 31, a pressure reducer 32, a dispenser 33, in which the required amount of transitional ozone is obtained (if it is needed more in the tank 9).

Объем емкости 9, расход и давление подачи атмосферного воздуха и чистого кислорода в нее, рассчитывают и обеспечивают в зависимости от загрязненности и расхода воды через цилиндрическую камеру 5, причем емкость 9 монтируется как можно ближе к камере 5 (непосредственно на цилиндрической камере 5), чтобы возбужденный атомарный и молекулярный кислород не исчез до вдува в камеру 5.The volume of the container 9, the flow rate and pressure of the supply of atmospheric air and pure oxygen into it, are calculated and provided depending on the contamination and the flow rate of water through the cylindrical chamber 5, and the tank 9 is mounted as close as possible to the chamber 5 (directly on the cylindrical chamber 5) so that excited atomic and molecular oxygen did not disappear before being blown into chamber 5.

Обработанная в конфузоре 4, цилиндрической камере 5, диффузоре 6 газожидкостная смесь поступает в емкость сбора 7 (дегазатор), и далее используется потребителем 25 через управляемый электроклапан 26 по назначению (для сброса в природные хранилища, для полива в сельском хозяйстве, для перекачки насосом емкости длительного хранения с целью дальнейшего использования для технических нужд, для питья и приготовления пищевых продуктов и т.д.).The gas-liquid mixture processed in the confuser 4, the cylindrical chamber 5, the diffuser 6 enters the collection tank 7 (degasser), and then it is used by the consumer 25 through the controlled electrovalve 26 as intended (for discharge into natural storages, for irrigation in agriculture, for pumping the tank long-term storage for the purpose of further use for technical needs, for drinking and cooking foods, etc.).

При использовании предложенной ГДУ для обеззараживания и очистки сильно загрязненной воды (например, с показателем загрязненности ПЗ≥2 г/л), ее (ГДУ) изготавливают в следующих вариантах:When using the proposed GDU for disinfection and purification of heavily contaminated water (for example, with a pollution index PZ≥2 g / l), it (GDU) is made in the following options:

- или с дополнительной емкостью перед насосом 3, предназначенной для смешивания сильно загрязненной воды с чистой водой в пропорции, обеспечивающей наличие в смеси количества загрязнений, на окисление которых в емкости 9 создается соответствующее количество озона и возбужденного атомарного и молекулярного кислорода;- or with an additional tank in front of the pump 3, designed to mix heavily contaminated water with pure water in a proportion that ensures the presence of contaminants in the mixture, the oxidation of which creates a corresponding amount of ozone and excited atomic and molecular oxygen in tank 9;

- или с дополнительной последовательно смонтированной после инжектора емкостью сбора и дегазации 7 и вторым блоком обеззараживания и очистки воды, аналогичным по агрегатам и характеристикам первому блоку (насос + инжектор), предназначенными для дообеззараживания и доочистки до норм Госсанэпиднадзора воды после первого блока, которую после дополнительной обработки во втором блоке ГДУ используют в промышленности, сельском хозяйстве, сбрасывают в природные водоемы.- or with an additional sequentially mounted after the injector collecting and degassing tank 7 and a second disinfection and water treatment unit, similar in units and characteristics to the first unit (pump + injector), designed for additional disinfection and post-treatment to the standards of Sanitary and Epidemiological Surveillance of water after the first unit, which after the additional unit processing in the second block of the GDU is used in industry, agriculture, dumped into natural reservoirs.

Эффективность работы ГДУ зависит от температуры загрязненной воды - понижение ее температуры на каждые 10°С замедляет время химических реакций окисления кислородом органики и растворенных в ней веществ в 2-3 раза (переход электронов из атомов одних веществ в атомы других, Глинка Н.Л. Общая химия, 1965 г), поэтому известные ГДУ имеют длинные инжекторы (для увеличения времени контакта имеющихся в стоках веществ с саморазлагающимся озоном).The efficiency of the GDU depends on the temperature of the polluted water - lowering its temperature by every 10 ° C slows down the time of chemical reactions of oxygen oxidation of organics and dissolved substances in it by 2-3 times (the transition of electrons from atoms of some substances to atoms of others, Glinka N.L. General chemistry, 1965), therefore, the known GDUs have long injectors (to increase the contact time of substances present in the effluents with self-decomposing ozone).

Для ускорения реакций окисления растворенных и взвешенных загрязняющих веществ сильно загрязненную воду (или ее смесь с чистой водой) в предложенной ГДУ могут нагревать до температуры Т=(20-65)°С нагревателями любого типа (в виде проточного косвенного теплообменника с горячим рабочим телом, прямого электронагревателя, в виде зеркал, фокусирующих отраженные солнечные лучи на емкости с загрязненной водой, и т.д.).To accelerate the oxidation reactions of dissolved and suspended pollutants, highly contaminated water (or its mixture with pure water) in the proposed GDU can be heated to a temperature T = (20-65) ° С with any type of heaters (in the form of an indirect flow heat exchanger with a hot working fluid, direct electric heater, in the form of mirrors focusing the reflected sunlight on a container with contaminated water, etc.).

Выбор оптимального варианта конструкции ГДУ, величины разбавления сильно загрязненной воды чистой водой, температуры нагрева этой смеси, давления газожидкостной смеси на входе в конфузор 4, производят в каждом конкретном случае применительно к характеристикам обрабатываемой и разбавляющей воды, местным условиям, ТЗ Заказчика, и согласовывают с ним.The choice of the optimal design option for the GDU, the amount of dilution of heavily contaminated water with pure water, the heating temperature of this mixture, the pressure of the gas-liquid mixture at the inlet to the confuser 4, is made in each case in relation to the characteristics of the treated and diluting water, local conditions, and the Customer's specifications, and coordinate with him.

Расход подачи атмосферного воздуха в емкость 9, добавки в него чистого кислорода и/или озона, давление их смеси в емкости 9, мощность электроразрядника, озонатора, источника УФ-лучей, нагревателя загрязненной воды, в каждом конкретном случае определяют и рассчитывают применительно к производительности ГДУ, температуре и загрязненности исходной обрабатываемой воды, требуемой степени ее обеззараживания и очистки, виду использования воды после обработки в ГДУ, другим требованиям технического задания (ТЗ) Заказчиков.The flow rate of supplying atmospheric air to the tank 9, the addition of pure oxygen and / or ozone to it, the pressure of their mixture in the tank 9, the power of the electric discharge, ozonizer, UV-ray source, and contaminated water heater are determined and calculated in each specific case with respect to the performance of the gas-pressure generator , temperature and contamination of the source treated water, the required degree of disinfection and purification, the type of water used after treatment in the hydraulic control unit, and other requirements of the technical specifications (TK) of the Customers.

При слабом загрязнении воды, необходимости смешения ее с чистой водой, подачи кислорода из источника 17 в емкость 9, применения озонатора 14, нагрева загрязненной воды перед ее подачей в насос 3, может не потребоваться (особенно во втором блоке доочистки загрязненной воды после ее обработки в первом блоке).If the water is slightly contaminated, it is necessary to mix it with clean water, supply oxygen from the source 17 to the tank 9, use an ozonator 14, heat the contaminated water before it is supplied to the pump 3, it may not be necessary (especially in the second block for the post-treatment of the contaminated water in first block).

Предложенные технологии и ГДУ могут быть применены для обеззараживания и очистки воды, загрязненной растворенными в ней солями (вплоть до обессоливания морской воды), над чем авторы продолжают работать.The proposed technologies and GDU can be used for disinfection and purification of water contaminated with dissolved salts (up to desalination of sea water), which the authors continue to work on.

Claims (9)

1. Гидродинамическая установка обработки загрязненной воды, содержащая блок обеззараживания и очистки, состоящий из насоса производительностью G=(5-5000) м3/час и напором Р=(50-125) м, инжектора, включающего конфузор, цилиндрическую камеру и диффузор, в котором конфузор выполнен имеющим угол сужения В=(20±5)°, длину L=(0,05-0,3) м, диаметр выходного сечения d=(0,013-0,3) м с возможностью увеличения скорости потока воды до W≥25 м/с со снижением статического давления до Р=(0,6-0,8) ата и выделением растворенного в воде воздуха микропузырьками радиусом R≤100 мкм, а цилиндрическая камера выполнена имеющей диаметр d=(0,013-0,3) м, длину L=(5±1) м, соединена с атмосферой с возможностью увеличения скорости потока воды с уменьшением статического давления до Р=(0,3-0,2) ата и созданием монодисперсного турбулентного потока газожидкостной смеси, диффузор выполнен имеющим угол расширения β=(12±3)°, длину L=(0,12-0,055) м с возможностью уменьшения скорости потока с увеличением статического давления в потоке до Р>1 ата со схлопыванием и растворением в воде выделившихся из нее в конфузоре микропузырьков атмосферного воздуха, отличающаяся тем, что цилиндрическая камера инжектора соединена с атмосферой через емкость, в которой смонтированы: электроразрядник для накачки энергией молекул атмосферного кислорода и преобразования их в молекулы озона; и источник УФ-лучей - бактерицидная кварцевая лампа с длиной волны λ=(1500-3080)
Figure 00000013
и энергией hν≥5,26 эВ для накачки квантами лучевой энергии молекул озона и преобразования их в возбужденный атомарный и/или молекулярный кислород.
1. Hydrodynamic installation for the treatment of contaminated water, containing a disinfection and purification unit, consisting of a pump with a capacity of G = (5-5000) m 3 / h and a pressure of P = (50-125) m, an injector including a confuser, a cylindrical chamber and a diffuser, in which the confuser is made having a narrowing angle B = (20 ± 5) °, a length L = (0.05-0.3) m, an outlet cross section diameter d = (0.013-0.3) m with the possibility of increasing the water flow rate to W≥25 m / s with a decrease in static pressure to P = (0.6-0.8) ata and the release of air dissolved in water by microbubbles of radius R≤100 μm, and the cylindrical chamber is made with a diameter of d = (0.013-0.3 ) m, length L = (5 ± 1) m, connected to the atmosphere with the possibility of increasing the flow rate of water with decreasing static pressure to P = (0.3-0.2) at and creating a monodisperse turbulent flow of gas-liquid mixture, the diffuser is made with expansion angle β = (12 ± 3) °, length L = (0.12-0.055) m with the possibility of decreasing the flow velocity with increasing static pressure in a flow up to P> 1 ata with the collapse and dissolution in water of microbubbles of atmospheric air released from it in a confuser, characterized in that the cylindrical chamber of the injector is connected to the atmosphere through a container in which are mounted: an electric discharger for pumping energy of atmospheric oxygen molecules and converting them in ozone molecules; and a source of UV rays - a bactericidal quartz lamp with a wavelength of λ = (1500-3080)
Figure 00000013
and energy hν≥5.26 eV for pumping the radiation energy of ozone molecules by quanta and converting them into excited atomic and / or molecular oxygen.
2. Гидродинамическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что емкость с электроразрядником и бактерицидной кварцевой лампой, через которую цилиндрическая камера инжектора соединена с атмосферой, параллельно подсоединена к озонатору для увеличения количества молекул озона в подаваемом в емкость атмосферном воздухе при обработке в цилиндрической камере инжектора сильно загрязненной воды.2. The hydrodynamic installation according to claim 1, characterized in that the container with an electric discharge and a bactericidal quartz lamp through which the cylindrical chamber of the injector is connected to the atmosphere is connected in parallel to the ozonizer to increase the number of ozone molecules in the atmospheric air supplied to the tank when processed in a cylindrical chamber injector heavily contaminated water. 3. Гидродинамическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что цилиндрическая камера инжектора изготовлена с характеристиками, обеспечивающими критерий Рейнольдса в диапазоне Re=1,7×105-7,2×106, критерий Вебера в диапазоне We=2,4×104-1,9×105.3. The hydrodynamic installation according to claim 1, characterized in that the cylindrical chamber of the injector is made with characteristics that provide the Reynolds criterion in the range of R e = 1.7 × 10 5 -7.2 × 10 6 , the Weber criterion in the range of W e = 2 , 4 × 10 4 -1.9 × 10 5 . 4. Гидродинамическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность емкости изготовления озона и возбужденного атомарного и молекулярного кислорода покрыта светоотражающим материалом, предназначенным для отражения квантов лучевой энергии от источника УФ-лучей и использования их для образования озона и преобразования его в возбужденный атомарный и молекулярный кислород.4. The hydrodynamic installation according to claim 1, characterized in that the inner surface of the vessel for manufacturing ozone and excited atomic and molecular oxygen is coated with a reflective material designed to reflect radiation energy quanta from a source of UV rays and use them to form ozone and convert it into excited atomic and molecular oxygen. 5. Гидродинамическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что емкость для изготовления озона и возбужденного атомарного и/или молекулярного кислорода соединена через управляемый электроклапан, редуктор давления и дозатор с внешним источником сжатого газообразного кислорода для увеличения количества создаваемых в ней молекул озона и возбужденного атомарного и/или молекулярного кислорода и смонтирована непосредственно перед цилиндрической камерой инжектора.5. The hydrodynamic installation according to claim 1, characterized in that the capacity for the production of ozone and excited atomic and / or molecular oxygen is connected through a controlled electrovalve, a pressure reducer, and a dispenser to an external source of compressed gaseous oxygen to increase the number of ozone and excited molecules created in it atomic and / or molecular oxygen and mounted directly in front of the cylindrical chamber of the injector. 6. Гидродинамическая установка по п. 2, отличающаяся тем, что озонатор выполнен с возможностью получения озона из атмосферного воздуха для емкости преобразования озона в возбужденный атомарный и/или молекулярный кислород перед вдувом его в цилиндрическую камеру инжектора и параллельно соединен через управляемый электроклапан, редуктор давления и дозатор с источником сжатого газообразного кислорода.6. The hydrodynamic installation according to claim 2, characterized in that the ozonizer is configured to receive ozone from atmospheric air for a tank for converting ozone into excited atomic and / or molecular oxygen before blowing it into the cylindrical chamber of the injector and is connected in parallel through a controlled electrovalve, a pressure reducer and a dispenser with a source of compressed gaseous oxygen. 7. Гидродинамическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что перед насосом, предназначенным для подачи загрязненной воды в инжектор, монтирована емкость смешения сильно загрязненной обрабатываемой воды с чистой водой.7. The hydrodynamic installation according to claim 1, characterized in that in front of the pump designed to supply contaminated water to the injector, a mixing tank for mixing heavily contaminated treated water with clean water is mounted. 8. Гидродинамическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что после инжектора первого блока последовательно смонтированы емкость сбора обработанной в первом блоке обеззараживания и очистки сильно загрязненной воды, и второй блок обработки этой воды, аналогичный по составу агрегатов и их характеристикам первому блоку, и предназначенный для окисления загрязнителей и/или уничтожения микроорганизмов, оставшихся в воде после ее обработки в первом блоке.8. The hydrodynamic installation according to claim 1, characterized in that after the injector of the first block, a collection tank of the water treated in the first disinfection and purification unit for heavily contaminated water is sequentially mounted, and a second processing unit of this water, similar in composition to the units and their characteristics to the first block, and intended for the oxidation of pollutants and / or the destruction of microorganisms remaining in the water after its treatment in the first block. 9. Гидродинамическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что емкость с загрязненной водой оснащена нагревателем воды до температуры Т (20-65)°С перед подачей ее в насос и далее в инжектор с возможностью ускорения химических реакций окисления (уничтожения) загрязнителей воды озоном и возбужденным атомарным и/или молекулярным кислородом за время их контакта.9. The hydrodynamic installation according to claim 1, characterized in that the container with contaminated water is equipped with a water heater to a temperature of T (20-65) ° C before feeding it to the pump and then to the injector with the possibility of accelerating the chemical reactions of oxidation (destruction) of water pollutants ozone and excited atomic and / or molecular oxygen during their contact.
RU2018120075A 2018-05-30 2018-05-30 Hydrodynamic treatment plant for contaminated water RU2725234C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018120075A RU2725234C2 (en) 2018-05-30 2018-05-30 Hydrodynamic treatment plant for contaminated water

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018120075A RU2725234C2 (en) 2018-05-30 2018-05-30 Hydrodynamic treatment plant for contaminated water

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018120075A RU2018120075A (en) 2019-12-02
RU2018120075A3 RU2018120075A3 (en) 2020-01-24
RU2725234C2 true RU2725234C2 (en) 2020-06-30

Family

ID=68834100

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018120075A RU2725234C2 (en) 2018-05-30 2018-05-30 Hydrodynamic treatment plant for contaminated water

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2725234C2 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU514548A1 (en) * 1974-01-04 1977-06-25 Институт Химии Ан Эстонской Сср Wastewater treatment method
SU1263643A1 (en) * 1984-11-23 1986-10-15 Алтайский политехнический институт им.И.И.Ползунова Device for detoxication of water with electric discharges
RU2040935C1 (en) * 1990-08-15 1995-08-09 Ващенко Юрий Ефимович Method for sterilizing things
RU2081843C1 (en) * 1993-11-09 1997-06-20 Юрий Ефимович Ващенко Method and apparatus for decontaminating liquid media
RU2136602C1 (en) * 1998-06-01 1999-09-10 Товарищество с ограниченной ответственностью "Имкомтех" Gear for purification and disinfection of water
RU2453505C1 (en) * 2010-11-15 2012-06-20 Джемали Иосифович Кравишвили Apparatus for hydrodynamic treatment of waste water
TWM511750U (en) * 2015-07-22 2015-11-11 Wen-Jun Lu Based on hydrodynamic cavitation with energy of water treatment equipment for agriculture

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU514548A1 (en) * 1974-01-04 1977-06-25 Институт Химии Ан Эстонской Сср Wastewater treatment method
SU1263643A1 (en) * 1984-11-23 1986-10-15 Алтайский политехнический институт им.И.И.Ползунова Device for detoxication of water with electric discharges
RU2040935C1 (en) * 1990-08-15 1995-08-09 Ващенко Юрий Ефимович Method for sterilizing things
RU2081843C1 (en) * 1993-11-09 1997-06-20 Юрий Ефимович Ващенко Method and apparatus for decontaminating liquid media
RU2136602C1 (en) * 1998-06-01 1999-09-10 Товарищество с ограниченной ответственностью "Имкомтех" Gear for purification and disinfection of water
RU2453505C1 (en) * 2010-11-15 2012-06-20 Джемали Иосифович Кравишвили Apparatus for hydrodynamic treatment of waste water
TWM511750U (en) * 2015-07-22 2015-11-11 Wen-Jun Lu Based on hydrodynamic cavitation with energy of water treatment equipment for agriculture

Also Published As

Publication number Publication date
RU2018120075A3 (en) 2020-01-24
RU2018120075A (en) 2019-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6991735B2 (en) Free radical generator and method
US9352984B2 (en) Fluid treatment using plasma technology
KR101157122B1 (en) Advanced water treatment apparatus using plasma
KR100797027B1 (en) Apparatus for wastewater treatment by using ultraviolet light and oxidative species produced in dielectric barrier discharge tube, and method of wastewater treatment using this
Hafeez et al. Solar powered decentralized water systems: a cleaner solution of the industrial wastewater treatment and clean drinking water supply challenges
KR100979268B1 (en) Water Treatment Apparatus using Advanced Oxidation Process
Oppenländer Mercury-free sources of VUV/UV radiation: application of modern excimer lamps (excilamps) for water and air treatment
MX2008012846A (en) System, method and apparatus for treating liquids with wave energy from an electrical arc.
KR100966633B1 (en) Water treatment apparatus for advanced oxidation process
CN113957460A (en) Method for synthesizing hydrogen peroxide based on alternating current electrolysis, device and application thereof
RU2326820C1 (en) Method of cleaning and sterilisation of liquid or gas media and device for method implemention
RU116851U1 (en) SEWAGE TREATMENT INSTALLATION
Lee et al. Submerged arc plasma system combined with ozone oxidation for the treatment of wastewater containing non-degradable organic compounds
RU2725234C2 (en) Hydrodynamic treatment plant for contaminated water
CN104445766A (en) Combined technology for microwave ultraviolet ultrasonic ozone membrane filtration coordinated with water purification
JP2002143851A (en) Method for manufacturing ozonized water and device for ozonizing service water or waste water
CN104478146A (en) Microwave, ultraviolet, ultrasonic and membrane filtration synergistic combined device for water purification
KR100348413B1 (en) Uv and ozone producing aop chamber and water-cleaning apparatus using same
JP2012196621A (en) Water sterilization apparatus and water sterilization method
EP1846333A1 (en) Method for treating liquids
Sato Degradation of organic contaminants in water by plasma
RU2152359C1 (en) Device for cleaning and decontamination of water by high-voltage electrical discharges
RU2372296C1 (en) Device for water purification and disinfection
RU110084U1 (en) PHOTOCHEMICAL REACTOR FOR WATER TREATMENT AND WATER TREATMENT SYSTEM
CN112225369A (en) Plasma is powdered catalyst organic waste water treatment device in coordination