RU2764436C1 - Method for purifying water flows and apparatus for implementation thereof - Google Patents
Method for purifying water flows and apparatus for implementation thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2764436C1 RU2764436C1 RU2020142215A RU2020142215A RU2764436C1 RU 2764436 C1 RU2764436 C1 RU 2764436C1 RU 2020142215 A RU2020142215 A RU 2020142215A RU 2020142215 A RU2020142215 A RU 2020142215A RU 2764436 C1 RU2764436 C1 RU 2764436C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vortex
- water
- flow
- gravitational forces
- whirlpool
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/38—Treatment of water, waste water, or sewage by centrifugal separation
Abstract
Description
Группа изобретений относится к физико-химическим технологиям очищения водных потоков и может быть использована в области осветления и доочистки значительных объемов загрязненных водных сред, кубовых остатков и им подобных.SUBSTANCE: group of inventions relates to physicochemical technologies for purification of water flows and can be used in the field of clarification and post-treatment of significant volumes of polluted aqueous media, bottom residues and the like.
Загрязнение водных пространств - одна из ключевых проблем современности. Это касается большинства регионов РФ. Например, в Тульской области, как показывают экологические исследования, большинство рек относится к классам «загрязненных» и «грязных». Ежегодно в них сбрасывается порядка 190 млн. кубометров неочищенных сточных вод. По суммарным показателям техногенного загрязнения в Центральном федеральном округе Тульская область уступает только столичному региону. Проблема очистки водных пространств становится ключевой для выживания.Pollution of water spaces is one of the key problems of our time. This applies to most regions of the Russian Federation. For example, in the Tula region, as environmental studies show, most of the rivers belong to the classes of "polluted" and "dirty". About 190 million cubic meters of untreated wastewater are discharged into them annually. According to the total indicators of technogenic pollution in the Central Federal District, the Tula region is second only to the capital region. The problem of cleaning up water spaces is becoming a key one for survival.
Известно вихревое устройство для очистки воды [Описание полезной модели к патенту РФ № 139838, МПК C02F 1/38, опубл. 27.04.2014], содержащее не менее одного циклона, каждый из которых, в свою очередь, содержит цилиндрические корпус и крышку, соединенные между собой посредством соединения с образованием внутренней полости, входной патрубок, выполненный тангенциально одному из корпусов, и выходной патрубок, выполненный вдоль оси корпусов, во внутренней полости установлено устройство для закрутки потока, при этом устройство для закрутки потока выполнено с возможностью вращения. Работа устройства обеспечивает получение в потоке вихревых гравитационных сил. Настоящая технология улучшает качество воды за счет выпадения твердых частиц. Недостаток - метод воздействует на твердые примеси и не очищает от тонкодисперсных, коллоидных частиц.Known vortex device for water purification [Description of utility model to the patent of the Russian Federation No. 139838, IPC C02F 1/38, publ. 04/27/2014], containing at least one cyclone, each of which, in turn, contains a cylindrical body and a cover interconnected by means of a connection to form an internal cavity, an inlet pipe made tangentially to one of the bodies, and an outlet pipe made along axes of the housings, a device for swirling the flow is installed in the inner cavity, while the device for swirling the flow is rotatable. The operation of the device ensures that eddy gravitational forces are obtained in the flow. The present technology improves water quality through solids precipitation. Disadvantage - the method affects solid impurities and does not clean from fine, colloidal particles.
Известно устройство для очистки воды на основе волновых преобразований энергии в вихревом потоке исходной жидкой среды [Описание изобретения к патенту РФ № 2338573, МПК B01D 17/038, опубл. 20.11.2008] и может быть использовано для очистки промышленных и бытовых сточных вод, а также для получения питьевой воды из морской, речной воды. Устройство включает цилиндрический корпус, в котором коаксиально установлена цилиндрическая реакционная камера и источник света. Между корпусом и реакционной камерой образованы распределительная и накопительная емкости, разделенные герметичной перегородкой. Внутри реакционной камеры коаксиально установлен частотно-волновой фильтр в виде вертикальных струн, равномерно расположенных по окружности цилиндра, или в виде сетки с вертикальной основой. С внутренней стороны фильтра образована емкость товарной жидкости. Натяжением струн фильтра обеспечивают настройку резонансно-модулированного сигнала. Таким образом, работа устройства обеспечивает получение в потоке жидкой среды вихревых гравитационных сил Технический результат состоит в повышении эффективности очистки. Недостаток - сложность устройства, высокая стоимость и трудоемкость его обслуживания.A device for water purification based on wave energy transformations in the vortex flow of the original liquid medium [Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2338573, IPC B01D 17/038, publ. 20.11.2008] and can be used to treat industrial and domestic wastewater, as well as to obtain drinking water from sea and river water. The device includes a cylindrical body, in which a cylindrical reaction chamber and a light source are installed coaxially. Distribution and storage tanks are formed between the housing and the reaction chamber, separated by a sealed partition. Inside the reaction chamber, a frequency-wave filter is coaxially installed in the form of vertical strings evenly spaced around the circumference of the cylinder, or in the form of a grid with a vertical base. On the inside of the filter, a commercial liquid container is formed. By tensioning the filter strings, the resonantly modulated signal is tuned. Thus, the operation of the device ensures the production of vortex gravitational forces in the liquid medium flow. The technical result is to increase the cleaning efficiency. The disadvantage is the complexity of the device, the high cost and complexity of its maintenance.
Известна установка активации процессов [Описание полезной модели к патенту РФ № 50876, МПК B03C 1/00, опубл. 27.01.2006], в которой нагрев исходных компонентов для ускорения течения химических реакций производится непосредственно в рабочей зоне за счет кинетической энергии движения иголок, которая преобразуется в тепловую энергию. Иголки в рабочей зоне движутся под действием внешнего вращающегося электромагнитного поля преимущественно по круговой орбите. Каждая иголка практически мгновенно набирает свой уровень энергии, которая является функцией следующих параметров: скорости движения иголок, массы и размеров иголок, напряженности электромагнитного поля, времени экспозиции и др. Основополагающим элементом изобретения является внешнее вращающееся электромагнитное поле и вихревой характер движения в рабочей зоне, т.е. работа устройства обеспечивает получение в потоке вихревых гравитационных сил В связи с чем изобретение также можно считать одним из аналогов заявляемым техническим решениям. Недостаток этого устройства - сложность и трудоемкость его настройки для поддержания стабильной работы.Known installation process activation [Description of utility model to the patent of the Russian Federation No. 50876, IPC
Известно электромагнитное устройство для очистки воды [Описание изобретения к патенту РФ № 2102336, МПК C02F 1/48, C02F 103/34, опубл. 20.01.1998], содержащее корпус, в котором расположена катушка, выполненная из концентрических спиралей, витки которых расположены на расстоянии друг от друга с образованием проточных каналов для очищаемой воды. Витки средней части корпуса электрически замкнуты. В корпусе могут быть установлены концентрические цилиндры, а витки катушки расположены между цилиндрами. Направление тока в катушке периодически меняют на противоположное. Таким образом происходит формирования магнитных полей. Недостаток устройства - перед обработкой требуется предварительная фильтрация от механических примесей.Known electromagnetic device for water purification [Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2102336, IPC
Известно устройство для электромагнитной обработки жидкости [Описание изобретения к а.с. СССР № 1414785, МПК C02F 1/48, опубл. 1988], в котором жидкость подают через трубопровод и включают генератор электромагнитных импульсов. Протекающий через индуктор ток высокой частоты создает внутри него высокочастотное поле. Подаваемая по трубопроводу жидкость протекает через индуктор, внутри которого напряженность вихревой электрической компоненты поля имеет наибольшую величину. После прохождения через индуктор вода приобретает повышенную активность за счет формирования необходимых магнитных полей. Улучшается ее структура. Недостатком устройства является низкая эффективность процесса электромагнитной обработки. A device for electromagnetic fluid treatment [Description of the invention to A.S. USSR No. 1414785, IPC C02F 1/48, publ. 1988], in which liquid is supplied through a pipeline and an electromagnetic pulse generator is turned on. The high frequency current flowing through the inductor creates a high frequency field inside it. The liquid supplied through the pipeline flows through the inductor, inside which the intensity of the vortex electric field component has the highest value. After passing through the inductor, water acquires increased activity due to the formation of the necessary magnetic fields. Its structure is improving. The disadvantage of the device is the low efficiency of the electromagnetic processing.
Известно устройство для электромагнитной обработки воды [Описание полезной модели к патенту РФ № 159317, МПК C02F 1/48, C02F 103/34, опубл. 10.02.2016], состоящее из двух половинок разъемного корпуса, соединенных шарниром и защелкой, и в которых размещены две половинки ферромагнитного сердечника с катушкой индуктивности, которая выполнена с наружной стороны ферромагнитного сердечника. Устройство изготовлено в виде контактной группы, замыкающейся при монтаже устройства на трубопроводе. Его работа обеспечивает формирования магнитных полей Техническое решение предназначено для улучшения структуры воды и предотвращения накипеобразования. Недостатком устройства является то, что очистка воды от грубых и тонкодисперсных взвесей не предусматривается.A device for electromagnetic water treatment [Description of the utility model to the patent of the Russian Federation No. 159317, IPC
Известны технические решения по воздействию на структуру воды резонансными колебаниями, например, «Способ диссоциации воды на водород и кислород и устройство для его осуществления» [Описание изобретения к патенту РФ № 2409704, МПК C25B1/04, опубл. 20.01.2011]. Группа изобретений относится к физико-химическим технологиям воздействия на воду и позволяет снизить энергоемкость процесса воздействия. В соответствии с изобретением воздействие на водный электролит электрическим полем осуществляют с расчетной резонансной частотой на гармониках, по отношению к которой частота собственных колебаний молекулы воды является кратной. Недостатком настоящих технических решений является трудность в промышленной реализации при обработке значительных объемов водных сред. Однако, в части подхода к теоретическому обоснованию и методике расчета резонансных частот, воздействующих на очищаемую водную среду, данный патент также является аналогом заявляемой группы изобретений.Known technical solutions for the impact on the structure of water resonant vibrations, for example, "Method of dissociation of water into hydrogen and oxygen and a device for its implementation" [Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2409704, IPC C25B1/04, publ. 01/20/2011]. SUBSTANCE: group of inventions relates to physico-chemical technologies of impact on water and makes it possible to reduce the energy intensity of the impact process. In accordance with the invention, the effect on the aqueous electrolyte by an electric field is carried out with the calculated resonant frequency at the harmonics, in relation to which the natural frequency of the water molecule is a multiple. The disadvantage of these technical solutions is the difficulty in industrial implementation when processing large volumes of aqueous media. However, in terms of the approach to the theoretical substantiation and the method for calculating the resonant frequencies affecting the aquatic environment being cleaned, this patent is also an analogue of the claimed group of inventions.
Анализ способов и устройств вихревой гравитационной очистки воды, также как способов и устройств ее магнитной и электромагнитной обработки показывает, что основными их недостатками являются недостаточная эффективность, сложность устройств, высокая стоимость и трудоемкость их обслуживания, фрагментарность решений, например, улучшается структура воды и предотвращается накипеобразование, но не предусматривается очистка, а также низкая рентабельность процессов. Несмотря на нередко декларируемую универсальность способов и устройств, на практике реализовать эти декларации, как правило, не удается. Из этого можно сделать вывод, что использование способов и устройств каждой группы разрозненно, по отдельности не содержит потенциала, необходимого для эффективного решения поставленных задач - все решения половинчатые. Под эффективным решением в данном случае понимаются решения комплексные, малозатратные, простые конструкционно и простые в обслуживании, и, что немаловажно - экономически окупаемые.An analysis of methods and devices for vortex gravitational water purification, as well as methods and devices for its magnetic and electromagnetic treatment, shows that their main disadvantages are insufficient efficiency, complexity of devices, high cost and laboriousness of their maintenance, fragmentation of solutions, for example, the structure of water improves and scale formation is prevented. , but cleaning is not provided, as well as low profitability of processes. Despite the often declared universality of methods and devices, in practice, as a rule, it is not possible to implement these declarations. From this we can conclude that the use of methods and devices of each group separately, separately does not contain the potential necessary to effectively solve the tasks - all solutions are half-hearted. In this case, an effective solution means solutions that are complex, low-cost, simple in design and easy to maintain, and, importantly, economically payable.
Комплексность решения предполагает, что в его основе могут содержаться компоненты, которые сами по себе по отдельности не имеют потенциала эффективного решения, но объединение которых в совокупность придает системе цельность и обеспечивает появление новых достоинств и качеств, не присущих каждой составляющей части по отдельности.The complexity of the solution suggests that it may contain components that, individually, do not have the potential for an effective solution, but the combination of which gives the system integrity and ensures the emergence of new advantages and qualities that are not inherent in each component part separately.
Задача, решаемая группой изобретений, в части способа и устройства для его осуществления, и достигаемый технический результат заключаются в создании эффективного комплексного решения проблемы очищения водных потоков.The problem solved by the group of inventions, in terms of the method and device for its implementation, and the achieved technical result is to create an effective integrated solution to the problem of purification of water flows.
Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата в способе очищения водных потоков, включающем вихревые воздействия на них, очищение осуществляют совокупным воздействием на потоки вихревых магнитных полей и вихревых гравитационных сил водоворота, при этом магнитное воздействие производят частотами колебаний, по отношению к которым собственные колебания атомов водорода и кислорода являются кратными.To solve the problem and achieve the claimed technical result in the method of purification of water flows, including vortex effects on them, purification is carried out by a combined effect on the flows of vortex magnetic fields and vortex gravitational forces of the whirlpool, while the magnetic effect is produced by oscillation frequencies, in relation to which natural oscillations hydrogen and oxygen atoms are multiples.
Кроме этого, гравитационные силы водоворота формируют, начиная с верхнего уровня водного потока.In addition, the gravitational forces of the whirlpool form, starting from the upper level of the water flow.
Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата в устройстве для очищения водных потоков, включающем вход обрабатываемого потока, устройства для формирования вихревых воздействий и выход очищенного потока, устройства для формирования вихревых воздействий включают аппараты формирования магнитных полей и вихревых гравитационных сил водоворота, при этом аппарат формирования магнитных полей расположен на входе обрабатываемого потока, а аппарат формирования вихревых гравитационных сил водоворота расположен перед выходом очищенного потока и выполнен в виде чаши реактора с отверстием в нижней части, при этом ось входа обрабатываемого потока в аппарат формирования вихревых гравитационных сил расположена по касательной к чаше реактора.To solve the problem and achieve the claimed technical result in a device for purifying water flows, including the input of the processed stream, devices for the formation of vortex effects and the output of the purified stream, devices for the formation of vortex effects include devices for generating magnetic fields and eddy gravitational forces of the whirlpool, while the device the formation of magnetic fields is located at the inlet of the processed flow, and the device for the formation of vortex gravitational forces of the whirlpool is located in front of the outlet of the purified flow and is made in the form of a reactor bowl with a hole in the lower part, while the axis of the input of the processed flow into the device for the formation of vortex gravitational forces is located tangentially to the bowl reactor.
Кроме этого:Besides:
- на входе обрабатываемого потока размещен усилитель потока, выполненный в виде заборного устройства;- at the inlet of the processed flow there is a flow amplifier made in the form of an intake device;
- чаша реактора включает, по меньшей мере, один клапан отвода осажденных примесей;- the reactor bowl includes at least one valve for removing precipitated impurities;
- устройство очищения водных потоков снабжено опорами;- the device for purifying water flows is equipped with supports;
- на выходе очищенного потока установлена турбина, связанная посредством вала с генератором, расположенным над чашей реактора.- a turbine is installed at the outlet of the purified stream, connected by means of a shaft to a generator located above the reactor bowl.
Группа изобретений иллюстрируется чертежами, где:The group of inventions is illustrated by drawings, where:
- на фиг. 1 показан общий вид устройства для очищения водных потоков в разрезе;- in Fig. 1 shows a general view of a device for purifying water flows in section;
- на фиг. 2 - общий вид устройства сверху в аксонометрической проекции, характеризующий способ очищения водных потоков;- in Fig. 2 - general view of the device from above in axonometric projection, characterizing the method of purification of water flows;
- на фиг. 3 - вид устройства фиг. 1 сверху;- in Fig. 3 is a view of the device of FIG. 1 top;
- на фиг. 4 - вид устройства фиг. 1 спереди.- in Fig. 4 is a view of the device of FIG. 1 in front.
Способ очищения водных потоков реализован на соответствующем устройстве, которое включает вход 1 обрабатываемого потока, устройства 2 для формирования вихревых воздействий и выход 3 очищенного потока, при этом устройства 2 для формирования вихревых воздействий включают аппарат 4 формирования магнитных полей и аппарат 5 вихревых гравитационных сил водоворота, причем аппарат 4 формирования магнитных полей расположен, по меньшей мере, на входе 1 обрабатываемого потока, а аппарат 5 формирования вихревых гравитационных сил водоворота расположен перед выходом 3 очищенного потока и выполнен в виде чаши реактора с отверстием 6 в нижней части, при этом ось входа 1 обрабатываемого потока в аппарат 5 формирования вихревых гравитационных сил расположена по касательной к чаше реактора.The method of purification of water flows is implemented on the corresponding device, which includes the
Дополнительно, на входе 1 обрабатываемого потока размещен усилитель потока 7, выполненный в виде заборного устройства, чаша реактора аппарата 5 включает, по меньшей мере, один клапан 8 отвода осажденных примесей, а на выходе 3 очищенного потока установлена турбина 9, связанная посредством вала 10 с генератором 11, расположенным над чашей реактора аппарата 5. Кроме этого устройство очищения водных потоков снабжено опорами 12.Additionally, at the
Упомянутое устройство реализует способ очищения водных потоков, включающий вихревые воздействия на них, при этом очищение осуществляют совокупным воздействием на потоки вихревых магнитных полей и вихревых гравитационных сил водоворота, причем магнитное воздействие производят частотами колебаний, по отношению к которым собственные колебания атомов водорода и кислорода являются кратными.Said device implements a method for purifying water flows, including vortex effects on them, while purification is carried out by a combined effect on the flows of vortex magnetic fields and vortex gravitational forces of the whirlpool, and the magnetic effect is produced by oscillation frequencies, in relation to which the natural vibrations of hydrogen and oxygen atoms are multiples .
Дополнительно, гравитационные силы водоворота формируют, начиная с верхнего уровня водного потока.Additionally, the gravitational forces of the whirlpool are formed starting from the upper level of the water flow.
Проанализируем существенные признаки группы изобретений.Let us analyze the essential features of a group of inventions.
Известные из уровня техники вихревые воздействия на водные потоки осуществляются либо вихревыми гравитационными силами водоворота, либо вихревыми магнитными полями. Как уже было показано разрозненное использование способов и устройств каждой группы не содержит потенциала, необходимого для эффективного комплексного решения.Vortex effects on water flows known from the prior art are carried out either by vortex gravitational forces of the whirlpool or by vortex magnetic fields. As has already been shown, the disparate use of the methods and devices of each group does not contain the potential necessary for an effective integrated solution.
В заявленной группе изобретений способ и устройство реализуются совокупным воздействием на потоки вихревых магнитных полей и вихревых гравитационных сил водоворота. Это позволило сделать процесс очистки комплексным и эффективным, т. е. соблюсти такие требования как:In the claimed group of inventions, the method and device are implemented by the combined effect on the flows of eddy magnetic fields and eddy gravitational forces of the whirlpool. This made it possible to make the cleaning process complex and efficient, i.e. to comply with such requirements as:
- экономичность;- profitability;
- конструкционную простоту;- structural simplicity;
- простоту в обслуживании; - ease of maintenance;
- возможность самообеспечения работы устройства за счет электроэнергии, вырабатываемой собственным генератором;- the possibility of self-sustaining the operation of the device due to the electricity generated by its own generator;
- возможность снабжения излишками электроэнергии внешних потребителей;- the possibility of supplying external consumers with excess electricity;
- возможность установки в руслах рек, ручьев, каналов, арыков, на берегу в при отводе русла реки в рукав, а также для очистки кубовых остатков пищевых, химических и иных производств.- the possibility of installation in the channels of rivers, streams, canals, ditches, on the shore in the diversion of the river channel into the sleeve, as well as for cleaning the bottom residues of food, chemical and other industries.
Очищаемые водные потоки подвергаются воздействию магнитных полей с расчетной резонансной частотой на гармониках, по отношению к которой частота собственных колебаний молекул воды, как основного компонента очищаемой среды, является кратной, после чего потоки закручивают в водоворот. В результате в потоках существенно ускоряются физико-химические реакции. Осуществляется эффективное воздействие на различные примеси воды и изменяется ее структура. В массе воды образуются центры кристаллизации, происходит выделение частиц примесей в виде дисперсных смесей.Purified water flows are exposed to magnetic fields with a calculated resonant frequency at harmonics, in relation to which the frequency of natural oscillations of water molecules, as the main component of the medium being cleaned, is a multiple, after which the flows are twisted into a whirlpool. As a result, physicochemical reactions are significantly accelerated in the flows. An effective effect on various impurities of water is carried out and its structure changes. Crystallization centers are formed in the mass of water, particles of impurities are released in the form of dispersed mixtures.
Также из наблюдений природы известно, что, когда вода течет естественным образом, образуя завихрения, она очищает сама себя. Значительный вклад в исследование этого явления внесли российские ученые: Павловский Н.Н. [Собрание сочинений в 2 т., Москва, Ленинград, Изд-во Акад. Наук СССР, 1955-1956] и Кирюхин В.А. [«Общая гидрогеология», СПб горный институт, СПб, 2008], которые проводили исследования в области структурной гидрогеологии. Существуют и другие исследователи, внесшие вклад в исследование проблем гидрогеологии - Коротков А.И., Яковлев С.В. и др.It is also known from observations of nature that when water flows naturally, forming swirls, it purifies itself. A significant contribution to the study of this phenomenon was made by Russian scientists: Pavlovsky N.N. [Collected works in 2 volumes, Moscow, Leningrad, Acad. Sciences of the USSR, 1955-1956] and Kiryukhin V.A. [“General Hydrogeology”, St. Petersburg Mining Institute, St. Petersburg, 2008], who conducted research in the field of structural hydrogeology. There are other researchers who have contributed to the study of problems of hydrogeology - Korotkov A.I., Yakovlev S.V. and etc.
Австрийский ученый Шаубергер В. [«Энергия воды», изд. «Яуза», «Эксмо», 2007] показал, что воду можно очистить, используя ее природную силу и установил, что самая эффективная очистка происходит при температуре воды +4°C. При такой температуре и одновременно циклоидном спиральном движении энергия воды увеличивается, вода становится свежей и живой, в ней растворяется кислород, что останавливает окислительные процессы образования вредных соединений.Austrian scientist Schauberger W. ["Water Energy", ed. Yauza, Eksmo, 2007] showed that water can be purified using its natural power and found that the most effective purification occurs at a water temperature of +4°C. At such a temperature and at the same time a cycloid spiral movement, the energy of water increases, the water becomes fresh and alive, oxygen dissolves in it, which stops the oxidative processes of the formation of harmful compounds.
С другой стороны, с точки зрения физики и химии, известно, что колебания молекул - это один из основных видов внутримолекулярного движения, при котором происходит периодическое изменение относительного расположения ядер атомов, составляющих молекулу. Молекула воды имеет два валентных колебания и одно деформационное [Физическая энциклопедия. Т. 2, М.: «Советская энциклопедия», 1990, с. 405]. Кроме того, атомы при взаимодействии друг с другом в конденсированной среде, к которой относятся жидкое и твердое состояния, всегда приобретают электрический заряд, превращаясь в положительно или отрицательно заряженные ионы [Физическая энциклопедия. Т. 1, М.: «Советская энциклопедия», 1988, с. 694-695]. Таким образом, атомы в конденсированной среде можно рассматривать как механические микроосцилляторы, имеющие определенную массу и электрический заряд.On the other hand, from the point of view of physics and chemistry, it is known that molecular vibrations are one of the main types of intramolecular motion, in which there is a periodic change in the relative arrangement of the nuclei of the atoms that make up the molecule. The water molecule has two stretching vibrations and one deformation [Physical Encyclopedia. T. 2, M .: "Soviet Encyclopedia", 1990, p. 405]. In addition, atoms interacting with each other in a condensed medium, which includes liquid and solid states, always acquire an electric charge, turning into positively or negatively charged ions [Physical Encyclopedia. T. 1, M .: "Soviet Encyclopedia", 1988, p. 694-695]. Thus, atoms in a condensed medium can be considered as mechanical microoscillators with a certain mass and electric charge.
При воздействии на конденсированную среду переменным электрическим, электромагнитным или магнитным полем колеблющиеся ионы взаимодействуют с этими полями, образуя механическую колебательную систему. Если частота собственных колебаний атома химического элемента кратна частоте воздействующего переменного поля, происходит резонанс на гармониках [Физическая энциклопедия. Т. 4, М.: Научное издательство «Большая Российская энциклопедия», 1994, с. 308-309]. Кинетическая энергия резонирующих атомов повышается, в результате чего возрастает вероятность разрыва ковалентных связей между, например, водородом и кислородом в воде, повышается степень диссоциации, а при последующем соединении атомов водорода с кислородом вырастает вероятность выделения молекулы химически чистой воды из общей неочищенной массы.When exposed to a condensed medium by an alternating electric, electromagnetic or magnetic field, the oscillating ions interact with these fields, forming a mechanical oscillatory system. If the natural frequency of an atom of a chemical element is a multiple of the frequency of the acting alternating field, there is a resonance at the harmonics [Physical Encyclopedia. T. 4, M .: Scientific publishing house "Great Russian Encyclopedia", 1994, p. 308-309]. The kinetic energy of resonating atoms increases, as a result of which the probability of breaking covalent bonds between, for example, hydrogen and oxygen in water increases, the degree of dissociation increases, and with the subsequent combination of hydrogen atoms with oxygen, the probability of isolating a molecule of chemically pure water from the total untreated mass increases.
Устройство включает в себя аппарат 5 формирования вихревых гравитационных сил водоворота (реактор), укрепленный на опорах 12. Отбор воды из потока осуществляется через заборное устройство 7, регулируемое, например, по углу, по высоте и т.д. (условно не показано). Оно конструктивно устроено так, чтобы регулировать расход входящего потока воды, например, из реки. Форма заборного устройства 7 позволяет обеспечить увеличение скорости потока в 3-5 раз. Ускоренный речной поток из заборного устройства 7 попадает в аппарат 4 формирования магнитных полей, представляющий собой, например, соленоид, где происходит магнитная обработка входящего потока магнитным полем расчетной частоты. Ось соленоида направлена на верхнюю кромку аппарата 5 формирования вихревых гравитационных сил водоворота (чаша реактора) с целью обеспечения крутящего момента водной массы, находящейся в чаше реактора, начиная с верхнего уровня водного потока, что обеспечивает высокий КПД. Магнитная обработка воды изменяет ее структуру и способствует разделению водного потока на фракции, а приобретенный водой заряд (образование ионов) способствует образованию дополнительного магнитного поля внутри чаши реактора и ускоряет течение потока внутри него.The device includes an
В выходном отверстии 6 нижней части реактора может быть установлена дополнительная вставка 13 воронкообразной формы, верхняя кромка которой находится выше плоскости выходного отверстия 6. Эта разница высоты позволяет собрать в нижней части реактора выпадающие фракции, которые далее выводятся через клапан 8 отвода осажденных примесей. Клапан 8 может работать периодически по мере накопления осадка.In the
Далее через выход 3 очищенного потока вода попадает в поток русла реки. При этом происходит образование кавитационных пузырьков и аэрация водного потока, которая способствует дополнительному очищению воды. Процесс образования пузырьков можно завершить применением в пузырьковом шлейфе фильтра 14 тонкой очистки. Возвращающаяся в реку обработанная вода способствует осветлению потока, а оставшиеся дисперсные частицы, например, выводятся для последующей утилизации или распределяются и осаждаются вдоль русла реки по неровностям дна, заполняя их. Дно сглаживается, что способствует увеличению скорости воды в реке. Это, в свою очередь, улучшает аэрацию потока, активизирует биохимические процессы, уменьшает застойные явления, возникающие в русле реки, цветение воды, образование вредоносных микробных колоний, улучшает качество бентоса (организмов в грунте на дне водоемов) и положительно влияет на сапробность (способность живых организмов обитать в воде) водоема.Further, through the
Устройство для очищения водных потоков может быть установлено в принудительно текущей водной среде, например, кубовых остатках и т.д., а также в естественно текущей водной среде, например, реках-ручья, каналах, арыках и т. д. Устройство можно применять и на берегу при отводе русла реки в рукав. Кроме очищения водных потоков, дополнительно происходит генерация электроэнергии. Электроэнергия, получаемая от установленного в устройстве генератора 11, позволяет использовать ее для обеспечения работы самого устройства, а также для внешних потребителей.The device for purifying water flows can be installed in a forced flowing aquatic environment, for example, bottom residues, etc., as well as in a naturally flowing aquatic environment, for example, rivers, streams, canals, ditches, etc. The device can also be used on the shore when the river channel is diverted into a branch. In addition to purifying water flows, electricity is additionally generated. The electricity received from the
Расчет параметров магнитного поля проводили, используя методику, приведенную в статье «Механизм воздействия модификаторов при структурообразовании высокопрочного чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом» [Кавицкий И.М., Рушаник Б.А. и Демидов А.А. Механизм воздействия модификаторов при структурообразовании высокопрочного чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом // Литейщик России, 2008. № 10 стр. 25-29]. В статье приводится расчет частот собственных колебаний атомов различных элементов. Данная методика была применена для расчета собственных частот колебаний атомов водорода и кислорода в составе воды. Определили частоту, по отношению к которой собственная частота колебаний атомов водорода относительно атомов кислорода является кратной. Она равна 9,735×1011 Гц. Аналогичная частота для атомов кислорода относительно атомов водорода равна 6,133×1010 Гц. Из этих условий можно подбирать кратную резонансную частоту обработки.The calculation of the parameters of the magnetic field was carried out using the technique given in the article "Mechanism of influence of modifiers during the structure formation of high-strength cast iron with nodular and vermicular graphite" [Kavitsky I.M., Rushanik B.A. and Demidov A.A. The mechanism of influence of modifiers during the structure formation of high-strength cast iron with nodular and vermicular graphite // Foundry worker of Russia, 2008. No. 10 pp. 25-29]. The article provides a calculation of the frequencies of natural vibrations of atoms of various elements. This technique was applied to calculate the natural frequencies of vibrations of hydrogen and oxygen atoms in the composition of water. We determined the frequency with respect to which the natural frequency of vibrations of hydrogen atoms relative to oxygen atoms is a multiple. It is equal to 9.735×10 11 Hz. The analogous frequency for oxygen atoms relative to hydrogen atoms is 6.133×10 10 Hz. From these conditions, you can select a multiple of the resonant frequency of processing.
Группа изобретений может быть проиллюстрирована следующими примерами:The group of inventions can be illustrated by the following examples:
Пример 01. Очищение воды в реке Тулица, притоке р. Упа.Example 01. Purification of water in the Tulitsa River, a tributary of the river. Upa.
Параметры русла в месте монтажа устройства: ширина 7 м, глубина 1,5 м, скорость течения 0,5 м/с.The parameters of the channel at the installation site of the device: width 7 m, depth 1.5 m, flow velocity 0.5 m/s.
Преимущественные загрязнения: цветность, илистость, прозрачность, химические загрязнения.Predominant pollution: color, silt, transparency, chemical pollution.
Для решения задачи очищения водного потока была использована математическая модель Хмельника С.И. (см. «Механизм возникновения и метод расчета турбулентных течений». «Доклады независимых авторов», изд. «ДНА», ISSN 2225-6717 Россия-Израиль, 2012, вып. 21, ISBN 978-1-300-33987-8, printed in USA, Lulu Inc., ID 13325013.). В соответствии с ее данными диаметр чаши реактора составляет 5 м, из которых диаметр зоны эффективной воронки по критическим точкам изменения направления скорости потока - 3,2 м, а глубина чаши реактора составляет 1,1 м, заборное устройство по ширине - 5 м, а высота захвата потока - 1 м, диаметр входа потока 1,13 м.To solve the problem of purification of the water flow, the mathematical model of S.I. Khmelnik was used. (see "Mechanism of occurrence and method for calculating turbulent flows". "Reports of independent authors", published by "DNA", ISSN 2225-6717 Russia-Israel, 2012, issue 21, ISBN 978-1-300-33987-8, printed in USA, Lulu Inc., ID 13325013.). In accordance with its data, the diameter of the reactor bowl is 5 m, of which the diameter of the effective funnel zone at critical points of change in the direction of the flow velocity is 3.2 m, and the depth of the reactor bowl is 1.1 m, the intake device is 5 m wide, and flow capture height - 1 m, flow inlet diameter 1.13 m.
Устройство с расчетными геометрическими характеристиками монтируют на опорах 12 в русле реки с таким расчетом, чтобы уровень чаши реактора располагался по уровню течения реки.The device with calculated geometrical characteristics is mounted on
Заборное устройство 7 снабжено защитной сеткой (условно не показана), отсекающей крупные механические примеси.The
Устройство работает следующим образом:The device works as follows:
Водный поток попадает в заборное устройство 7, которое усиливает скорость потока до уровня, необходимого и достаточного для создания рабочего крутящего момента в чаше реактора (аппарат 5).The water flow enters the
На входе 1 обрабатываемого потока, перед входом в чашу реактора поток воды проходит через соленоид, где происходит обработка входящего потока магнитным полем расчетной частоты. Поскольку ось соленоида направлена на верхнюю кромку аппарата 5 происходит формирования вихревых гравитационных сил водоворота. В сформировавшемся вихревом потоке водоворота существенно ускоряются физико-химические реакции. Осуществляется эффективное воздействие на различные примеси воды и изменяется ее структура. В массе воды образуются центры кристаллизации, что приводит к выделению частиц примесей в виде дисперсных смесей, которые откладываясь на стенках чаши реактора аппарата 5 формирования вихревых гравитационных сил водоворота, смываются через клапан 8 для дальнейшей утилизации.At the
Энергии очищенного потока воды на выходе 3 достаточно для вращения турбины 9 генератора 11 и получения электроэнергии, которой достаточно для автономной работы аппарата 4 формирования магнитных полей, при этом избыток вырабатываемой энергии отводится внешним потребителям.The energy of the purified water flow at the
В результате на выходе 3 получили очищенную осветленную воду с улучшенной структурой, которая смешиваясь с основным потоком реки запускает процессы самоочищения. Следует отметить, что мелкая живность, прошедшая сквозь защитную решетку без вреда для себя с естественным потоком водоворота проходит в реку.As a result, purified clarified water with an improved structure was obtained at
Пример 02. Очищение отходов спиртового производства - послеспиртовой барды, которая является побочным продуктом производства спирта.Example 02. Purification of alcohol production waste - post-alcohol stillage, which is a by-product of alcohol production.
На 1 литр произведенного спирта приходится 12-13 л барды. Отстойники для фильтрата барды занимают большие площади, распространяют гнилостный запах, продукты гниения попадают в грунтовые воды, что наносит ущерб окружающей среде и вызывает протесты жителей близлежащих мест.For 1 liter of alcohol produced, there are 12-13 liters of stillage. Sumps for bard filtrate occupy large areas, spread a putrefactive odor, decay products enter the groundwater, which causes damage to the environment and causes protests from nearby residents.
Исходные данные для расчета параметров устройства для очищения водных потоков спиртового производства следующие:The initial data for calculating the parameters of a device for purifying water streams of alcohol production are as follows:
- поток течет принудительно под давлением до 5 атм,- the flow flows forcibly under pressure up to 5 atm,
- расход - 500 м3/час,- consumption - 500 m 3 / hour,
- технологическое время слива - 2 часа в день.- technological drain time - 2 hours a day.
Сообразно исходным данным определяются параметры установки. Размер чаши реактора значительно меньше, чем при очистке реки - не более двух метров. Поскольку поток подается принудительно под давлением, отпадает конструктивная необходимость в самостоятельном заборном устройстве. Его функцию выполняет выводящую барду труба (условно не показана). На входе 1 обрабатываемый поток проходит через трубу соленоида и далее по касательной подается в чашу реактора аппарата 5 формирования вихревых гравитационных сил водоворота.According to the initial data, the installation parameters are determined. The size of the reactor bowl is much smaller than when cleaning the river - no more than two meters. Since the flow is forced under pressure, there is no structural need for an independent intake device. Its function is performed by a pipe leading out the stillage (conditionally not shown). At
Последующая работа устройства аналогична описанной в Примере 01. Отличие состоит в том, что в связи с высокой концентрацией примесей в барде, может возникнуть необходимость во втором клапане 8 в чаше реактора для отвода примесей, а также введение второго контура очистки, конструктивно такого же, как и первое устройство для очищения водного потока барды.The subsequent operation of the device is similar to that described in Example 01. The difference is that due to the high concentration of impurities in the bard, it may be necessary to install a
Настоящий подход может быть использован для очищения водных потоков отходов в других пищевых, химических и иных производствах.This approach can be used to treat water waste streams in other food, chemical and other industries.
В результате решения поставленной задачи были созданы пригодные для промышленного применения способ очищения значительных водных потоков и соответствующее устройство для его осуществления, обеспечивающие эффективное комплексное решение проблемы осветления и доочистки разнообразных водных сред и кубовых остатков.As a result of solving the problem, a method suitable for industrial use for purifying significant water flows and a corresponding device for its implementation were created, providing an effective integrated solution to the problem of clarification and post-treatment of various aqueous media and bottom residues.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020142215A RU2764436C1 (en) | 2020-12-21 | 2020-12-21 | Method for purifying water flows and apparatus for implementation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020142215A RU2764436C1 (en) | 2020-12-21 | 2020-12-21 | Method for purifying water flows and apparatus for implementation thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2764436C1 true RU2764436C1 (en) | 2022-01-17 |
Family
ID=80040502
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020142215A RU2764436C1 (en) | 2020-12-21 | 2020-12-21 | Method for purifying water flows and apparatus for implementation thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2764436C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA965522A (en) * | 1970-12-21 | 1975-04-01 | Edward T. Armstrong | Apparatus for and process of treating liquids with a gas |
RU2301465C2 (en) * | 2002-11-25 | 2007-06-20 | Рве Нукем Гмбх | Radioactive effluents treatment method |
RU2008102513A (en) * | 2008-01-22 | 2009-07-27 | Владимир Георгиевич Пушкарь (RU) | METHOD FOR ELECTROCHEMICAL CLEANING AND STRUCTURING WATER |
RU2406697C1 (en) * | 2009-06-22 | 2010-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Курганский государственный университет | Method of treatment of solutions and suspensions to produce solid crystalline precipitate and device to this end |
RU2409704C1 (en) * | 2009-06-08 | 2011-01-20 | Закрытое акционерное общество "САНИ-Консультант" | Method for dissociation of water into hydrogen and oxygen, and apparatus for realising said method |
CN103539218B (en) * | 2013-10-10 | 2015-09-09 | 彭伟明 | A kind of activated water method that sound field and magnetic field are combined with vortex and device |
WO2018232466A1 (en) * | 2017-06-23 | 2018-12-27 | One Water Naturally Pty Ltd | "device for improving water quality" |
-
2020
- 2020-12-21 RU RU2020142215A patent/RU2764436C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA965522A (en) * | 1970-12-21 | 1975-04-01 | Edward T. Armstrong | Apparatus for and process of treating liquids with a gas |
RU2301465C2 (en) * | 2002-11-25 | 2007-06-20 | Рве Нукем Гмбх | Radioactive effluents treatment method |
RU2008102513A (en) * | 2008-01-22 | 2009-07-27 | Владимир Георгиевич Пушкарь (RU) | METHOD FOR ELECTROCHEMICAL CLEANING AND STRUCTURING WATER |
RU2409704C1 (en) * | 2009-06-08 | 2011-01-20 | Закрытое акционерное общество "САНИ-Консультант" | Method for dissociation of water into hydrogen and oxygen, and apparatus for realising said method |
RU2406697C1 (en) * | 2009-06-22 | 2010-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Курганский государственный университет | Method of treatment of solutions and suspensions to produce solid crystalline precipitate and device to this end |
CN103539218B (en) * | 2013-10-10 | 2015-09-09 | 彭伟明 | A kind of activated water method that sound field and magnetic field are combined with vortex and device |
WO2018232466A1 (en) * | 2017-06-23 | 2018-12-27 | One Water Naturally Pty Ltd | "device for improving water quality" |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ahmad et al. | Characterization of water treatment sludge and its reuse as coagulant | |
JP2010524667A (en) | Fluid purification using hydraulic vortex system | |
KR100406190B1 (en) | Filter type upflow filter with double treatment tank | |
RU2430889C1 (en) | Method for electric-pulse treatment of contaminated industrial waste water and apparatus for electric-pulse treatment of contaminated industrial waste water | |
CN106629897B (en) | Variable gap fiber bundle filter and method of using same | |
RU2764436C1 (en) | Method for purifying water flows and apparatus for implementation thereof | |
CN105884087B (en) | A method of utilizing coagulation air-float machine treated sewage | |
KR20130131613A (en) | Device to cohere and to dispose of wastes water | |
CA2820916C (en) | Water purification system and process with water pre-treatment apparatus | |
CN205313285U (en) | Ultrasonic wave electro -fenton optoelectronic integration effluent treatment plant | |
CN209352699U (en) | A kind of high strong brine high-efficient treatment device of trade effluent | |
JP2005111424A (en) | Method and apparatus for removing substance to be removed from fluid and sludge separation and recovery apparatus | |
CN215886429U (en) | Sewage evaporation diverging device | |
RU113263U1 (en) | SEWAGE TREATMENT PLANT | |
CN207435202U (en) | A kind of wastewater treatment unit | |
CN210150876U (en) | Sewage treatment plant for chemical production | |
CN210457868U (en) | Waste water treatment device of environmental protection | |
CN209367990U (en) | Sewage-treatment plant is used in a kind of production of nickel-coated wire | |
CN208292749U (en) | A kind of full-automatic auto purification filter device | |
CN2402669Y (en) | Multifunctional polarizing water-purifying device | |
KR20010026445A (en) | Sewage and waste water treating system using molecular decomposition | |
RU59047U1 (en) | WATER AND INDUSTRIAL WASTE WATER TREATMENT PLANT | |
CN220223715U (en) | Ultrasonic water purifying device | |
RU202424U1 (en) | Galvanic coagulator for waste water treatment | |
CN203852933U (en) | Inclined tube precipitation device |