RU90432U1

RU90432U1 - DEVICE FOR PROCESSING WATER MEDIA IN THE FLOW

Info

Publication number: RU90432U1
Application number: RU2009135570/22U
Authority: RU
Inventors: Андрей Николаевич Ульянов
Original assignee: Андрей Николаевич Ульянов
Priority date: 2009-08-05
Filing date: 2009-08-05
Publication date: 2010-01-10

Abstract

1. Устройство для обработки водных сред в протоке, содержащее цилиндрический корпус с узлами подачи водной среды на обработку, обработки ультрафиолетом, состоящим из двух и более ультрафиолетовых излучателей, снабженных защитными чехлами из материала, прозрачного для ультрафиолетового излучения, и расположенных параллельно образующей цилиндрического корпуса, по крайней мере, по одной концентрической окружности с центром на оси цилиндрического корпуса, узлом ультразвуковой обработки, состоящим из двух и более ультразвуковых излучателей, расположенных равноудаленными двумя и более рядами вдоль оси цилиндрического корпуса, и узлом отвода обработанной водной среды, отличающееся тем, что ультразвуковые излучатели вмонтированы в цилиндрический корпус по одному и более в каждом ряду по окружности цилиндрического корпуса со смещением в каждом следующем ряду на (360:(2n))град, где n - количество ультразвуковых излучателей в ряду, начиная с 1, и выполнены из двух и более цилиндрических ступеней, при этом диаметр каждой следующей ступени меньше диаметра предыдущей, а длина образующей и диаметр каждой ступени кратны четверти длины волны ультразвука, два и более ультразвуковых излучателя в каждом ряду расположены на равных расстояниях один от другого, а расстояния между ультрафиолетовыми излучателями, ультразвуковыми излучателями, ультрафиолетовыми и ультразвуковыми излучателями кратны четверти длины волны ультразвука. ! 2. Устройство для обработки водных сред в протоке по п.1, отличающееся тем, что снабжено двумя ультразвуковыми излучателями, расположенными по одному в торцах цилиндрического корпуса по его оси, и1. A device for processing aqueous media in a duct, comprising a cylindrical body with nodes for supplying an aqueous medium for processing, ultraviolet treatment, consisting of two or more ultraviolet emitters, equipped with protective covers made of a material transparent to ultraviolet radiation, and located parallel to the generatrix of the cylindrical body, at least one concentric circle centered on the axis of the cylindrical body, the ultrasonic processing unit, consisting of two or more ultrasonic emitters it, located equidistant in two or more rows along the axis of the cylindrical body, and a node for discharging the treated aqueous medium, characterized in that the ultrasonic emitters are mounted in the cylindrical body one or more in each row around the circumference of the cylindrical body with an offset in each next row by (360 : (2n)) hail, where n is the number of ultrasonic emitters in a row, starting from 1, and made of two or more cylindrical steps, the diameter of each next step being less than the diameter of the previous one, and the length s and the diameter of each step lengths are multiples of a quarter wave ultrasound, two or more ultrasonic transmitter in each row are arranged at equal distances from one another, and the distance between the UV emitters, ultrasound transducers, ultraviolet and ultrasonic emitters are multiples of a quarter wave length of the ultrasound. ! 2. The device for processing aqueous media in the duct according to claim 1, characterized in that it is equipped with two ultrasonic emitters located one at the ends of the cylindrical body along its axis, and

Description

Полезная модель относится к охране окружающей среды, а именно к области очистки и обеззараживания воды из поверхностных водоисточников, а также промышленных и бытовых сточных вод от загрязнений, различных по виду и характеру, и может быть использована для обработки водных сред, в частности мутных, в протоке.The utility model relates to the protection of the environment, namely, to the field of purification and disinfection of water from surface water sources, as well as industrial and domestic wastewater from contaminants of various types and character, and can be used to treat aqueous media, in particular turbid, duct.

Потребность населения в достаточном количестве воды необходимого качества всегда остается жизненно важной. Обработка водных систем, как из природных водоисточников, так и из систем водоотведения (промышленных и бытовых сточных вод) с целью их очистки и обеззараживания, является одной из наиболее актуальных задач человечества. Проблема охраны окружающей среды, в частности, обеспечение населения питьевой водой высокого качества, а также предотвращение сброса неочищенных сточных вод, является приоритетной для большинства государств. В воде поверхностных водоисточников наряду с примесями природного происхождения содержатся и различного рода химические загрязнения техногенного характера (пестициды, фенолы, нефтепродукты, соли тяжелых металлов и др.), что обусловлено, в том числе, сбросом в водоемы недостаточно очищенных производственных и бытовых сточных вод. Многочисленные известные технологии и установки для обработки водных сред не всегда могут обеспечить необходимую степень их очистки и обеззараживания.The need of the population for a sufficient amount of water of the required quality always remains vital. The treatment of water systems, both from natural water sources and from wastewater systems (industrial and domestic wastewater) in order to purify and disinfect them, is one of the most urgent tasks of mankind. The problem of environmental protection, in particular, providing the population with high-quality drinking water, as well as preventing the discharge of untreated wastewater, is a priority for most states. In addition to impurities of natural origin, surface water sources contain various types of chemical pollution of anthropogenic nature (pesticides, phenols, oil products, salts of heavy metals, etc.), which is caused, inter alia, by the discharge of insufficiently treated industrial and domestic wastewater into water bodies. Numerous well-known technologies and installations for the treatment of aqueous media cannot always provide the necessary degree of their cleaning and disinfection.

Известно устройство для обработки водной среды (ЕР №0655417, C02F 1/32; C02F 1/36, 1995), состоящее из двухсекционного корпуса с узлами подачи воды на очистку и отвода очищенной водной среды. В первой по ходу движения водной среды секции расположен ультразвуковой вибратор, а во второй - лампа ультрафиолетового излучения в кварцевом чехле. Подаваемую на очистку водную среду подвергают воздействию ультразвуковых колебаний в кольцевом канале первой секции с последующей обработкой ультрафиолетовым облучением во второй секции реактора. К недостаткам этого устройства относится то, что при использовании одного источника ультразвукового излучения и одного ультрафиолетового - зоны воздействия ультразвука и ультрафиолета разделены. Это приводит к значительным энергетическим затратам ультразвука при очистке кварцевого чехла ультрафиолетового излучателя от биологических обрастаний и отложения солей. Воздействие на водную среду ультразвуком в узком протяженном канале не позволяет использовать полностью преимущества единственного ультразвукового излучателя, т.к. отсутствуют зоны концентрации ультразвукового поля, а использование одного источника ультрафиолетового излучения ограничивает производительность устройства и не обеспечивает достаточную степень очистки.A device for processing an aqueous medium is known (EP No. 0655417, C02F 1/32; C02F 1/36, 1995), consisting of a two-section housing with units for supplying water for treatment and removal of the purified aqueous medium. An ultrasonic vibrator is located in the first section of the aqueous medium, and in the second there is an ultraviolet lamp in a quartz case. The aqueous medium supplied for cleaning is subjected to ultrasonic vibrations in the annular channel of the first section, followed by ultraviolet irradiation in the second section of the reactor. The disadvantages of this device include the fact that when using one source of ultrasonic radiation and one ultraviolet, the zones of exposure to ultrasound and ultraviolet are separated. This leads to significant energy costs of ultrasound when cleaning the quartz cover of the ultraviolet emitter from biological fouling and salt deposition. The impact on the aquatic environment with ultrasound in a narrow long channel does not allow to fully use the advantages of a single ultrasonic emitter, because there are no zones of concentration of the ultrasonic field, and the use of a single source of ultraviolet radiation limits the performance of the device and does not provide a sufficient degree of purification.

Известно также устройство для обеззараживания водной системы ультрафиолетом и озоном, которое используют при подготовке воды для бытового и технического назначения (Свидетельство на полезную модель РФ №55354, C02F 1/32, 2006), содержащее корпус, в котором коаксиально размещена бактерицидная лампа в защитном кварцевом чехле, узел подачи водной среды на обработку, в котором установлен эжектор, и узел отвода обработанной водной среды, при этом на выходе из эжектора установлен источник ультразвука, расположенный по оси трубопровода, излучатели ультразвука которого расположены в четыре ряда равномерно по образующей цилиндра в шахматном порядке навстречу друг другу. Такое расположение ультразвуковых излучателей обеспечивает ультразвуковую обработку всего объема водной среды, проходящей через источник ультразвука.A device is also known for disinfecting the water system with ultraviolet and ozone, which is used in the preparation of water for domestic and technical use (Certificate for Utility Model of the Russian Federation No. 55354, C02F 1/32, 2006), containing a housing in which a bactericidal lamp in a protective quartz is coaxially placed case, a node for supplying an aqueous medium for processing, in which an ejector is installed, and a node for removing the treated aqueous medium, while an ultrasound source located along the axis of the pipeline is installed at the outlet of the ejector, ultrasound emitters whose sound is arranged in four rows evenly along the generatrix of the cylinder in a checkerboard pattern towards each other. This arrangement of ultrasonic emitters provides ultrasonic processing of the entire volume of the aqueous medium passing through the ultrasound source.

Недостатком этого устройства также является то, что зоны воздействия ультразвука и ультрафиолета разделены, что приводит к значительным энергетическим затратам ультразвука при очистке кварцевого чехла ультрафиолетового излучателя от биологических обрастаний и отложения солей, а использование только одного источника ультрафиолетового излучения ограничивает производительность устройства и не обеспечивает достаточную степень очистки.The disadvantage of this device is that the zones of exposure to ultrasound and ultraviolet are separated, which leads to significant energy costs of ultrasound when cleaning the quartz cover of the ultraviolet emitter from biological fouling and salt deposition, and the use of only one source of ultraviolet radiation limits the performance of the device and does not provide a sufficient degree cleaning up.

Известно устройство для обработки водных сред (Патент РФ №2067079, C02F 1/36, 1996), содержащее проточный корпус с узлами подачи водной среды на обработку и отвода обработанной водной среды, состоящий из одной или нескольких секций, содержащих один или несколько ультразвуковых преобразователей. Один из вариантов исполнения известного устройства представляет собой корпус в виде прямого цилиндра с коаксиально расположенным в нем цилиндрическим ультразвуковым преобразователем. Обрабатываемую водную среду подвергают обработке в одном или нескольких полях стоячих ультразвуковых волн, при этом под действием ультразвука происходит выделение (флокуляция, осаждение, агломерация или коагуляция) растворенных, суспендированных или эмульгированных в водной среде ингредиентов или микроорганизмов с последующим их отделением. Недостатком этого устройства является низкая степень обеззараживания обрабатываемой водной среды, так как при обработке в устройстве происходит лишь частичное удаление патогенной микрофлоры, находящейся на твердых частицах.A device for treating aqueous media is known (RF Patent No. 2067079, C02F 1/36, 1996), comprising a flow housing with nodes for supplying an aqueous medium for treatment and removal of the treated aqueous medium, consisting of one or more sections containing one or more ultrasonic transducers. One embodiment of the known device is a housing in the form of a straight cylinder with a coaxially located cylindrical ultrasonic transducer. The aqueous medium to be treated is subjected to treatment in one or several fields of standing ultrasonic waves, and under the action of ultrasound, the isolation (flocculation, precipitation, agglomeration or coagulation) of dissolved or suspended or emulsified in an aqueous medium ingredients or microorganisms occurs, followed by their separation. The disadvantage of this device is the low degree of disinfection of the treated aqueous medium, since when processing in the device, only partial removal of pathogenic microflora located on solid particles occurs.

Известно устройство для обработки водной среды (Свидетельство на полезную модель РФ №13209, C02F 1/32, 2000), содержащее цилиндрический корпус с узлами подачи водной среды на обработку и отвода обработанной водной среды, в основании которого выполнены отверстия, а внутри расположены поперечные перегородки в форме дисков с отверстиями и лампы ультрафиолетового излучения в чехлах из прозрачного для УФ излучения материала, установленные параллельно образующей цилиндрического корпуса по окружности и в центре. Устройство позволяет повысить степень обеззараживания обрабатываемой водной среды, однако стенки корпуса и защитных чехлов ламп ультрафиолетового облучения подвержены биообрастанию и отложению солей, особенно при эксплуатации устройства для высокомутных водных сред, что приводит к снижению производительности устройства и повышению энергетических затрат на единицу обрабатываемого объема.A device for processing an aqueous medium is known (Certificate for Utility Model of the Russian Federation No. 13209, C02F 1/32, 2000), comprising a cylindrical body with nodes for supplying an aqueous medium for processing and removal of the treated aqueous medium, at the base of which holes are made and transverse partitions are located inside in the form of disks with holes and an ultraviolet lamp in covers made of a material transparent to UV radiation, mounted parallel to the generatrix of the cylindrical body around the circumference and in the center. The device allows to increase the degree of disinfection of the treated aqueous medium, however, the walls of the housing and protective covers of UV lamps are subject to biofouling and salt deposition, especially when operating the device for high-pressure aqueous media, which reduces the productivity of the device and increases energy costs per unit of processed volume.

Известно также устройство для обработки водных сред (Заявка РСТ №WO 00/58224, C02F 1/32; C02F 1/36, 2000), состоящее из цилиндрического корпуса с коаксиально расположенной в нем лампой ультрафиолетового излучения с защитным кварцевым чехлом и узлами подачи водной среды на обработку, ультразвуковой обработки и отвода обработанной водной среды. Устройство позволяет одновременно повысить степень очистки и обеззараживания обрабатываемой водной среды за счет воздействия на нее ультразвуком и ультрафиолетом в едином акустическом поле и при этом снизить биообрастание и отложение солей на стенках корпуса и защитном чехле лампы ультрафиолетового излучения. Недостатками этого устройства являются ограничение объема обрабатываемой водной среды из-за неоднородного распределения интенсивности ультразвуковых колебаний в объеме устройства, при этом, чтобы повысить эффективность обработки требуется увеличение времени экспозиции. Кроме того, чтобы обеспечить необходимую производительность, соединяют, как правило, параллельно, несколько устройств, что приводит к увеличению металлоемкости и энергетических затрат.A device for treating aqueous media is also known (PCT Application No. WO 00/58224, C02F 1/32; C02F 1/36, 2000), consisting of a cylindrical body with a coaxially located UV lamp with a protective quartz cover and nodes for supplying an aqueous medium for processing, ultrasonic treatment and removal of the treated aqueous medium. The device allows you to simultaneously increase the degree of cleaning and disinfection of the treated aqueous medium due to exposure to it with ultrasound and ultraviolet in a single acoustic field and at the same time reduce biofouling and salt deposition on the walls of the body and the protective cover of the ultraviolet lamp. The disadvantages of this device are the limitation of the volume of the treated aqueous medium due to the inhomogeneous distribution of the intensity of ultrasonic vibrations in the volume of the device, and in order to increase the processing efficiency, an increase in exposure time is required. In addition, in order to provide the necessary performance, as a rule, several devices are connected in parallel, which leads to an increase in metal consumption and energy costs.

Известно устройство для безреагентного обеззараживания жидкости (Патент РФ №2332358, C02F 1/36, 2008), содержащее корпус, на внешней стороне которого имеются ультразвуковые излучатели, внутри корпуса имеются источники ультрафиолетового излучения с защитными чехлами, прозрачными для ультрафиолетовых лучей, и расположенные вокруг них вставки, на внутренних сторонах которых также имеются ультразвуковые излучатели, которые расположены в узловых точках максимальной интенсивности колебаний и настроены на синхронную или различную относительно друг друга резонансную частоту колебаний.A device for non-reagent disinfection of liquids is known (RF Patent No. 2332358, C02F 1/36, 2008), comprising a housing, on the outside of which there are ultrasonic emitters, inside the housing there are sources of ultraviolet radiation with protective covers that are transparent to ultraviolet rays, and located around them inserts, on the inner sides of which there are also ultrasonic emitters, which are located at the nodal points of the maximum intensity of vibrations and are set to synchronous or different relative to other another resonant frequency vibrations.

Недостатками этого устройства являются сложность его аппаратурного оформления и наличие большого количества излучателей, что усложняет его монтаж и эксплуатацию, удорожает устройство и приводит к увеличению энергетических затрат.The disadvantages of this device are the complexity of its hardware design and the presence of a large number of emitters, which complicates its installation and operation, increases the cost of the device and leads to increased energy costs.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для обработки водной среды (Патент РФ №2183197, C02F 1/32; C02F 1/36, 2002), содержащее цилиндрический корпус с узлами подачи воды на обработку, обработки ультрафиолетом, расположенным внутри цилиндрического корпуса, ультразвуковой обработки и отвода обработанной воды, в котором узел обработки воды ультрафиолетом состоит из двух и более ультрафиолетовых излучателей, снабженных защитными чехлами из материала, прозрачного для ультрафиолетового излучения, и расположенных параллельно образующей цилиндрического корпуса по крайней мере по одной концентрической окружности, а узел ультразвуковой обработки состоит по из двух и более ультразвуковых излучателей, расположенных вдоль оси цилиндрического корпуса равноудаленными двумя и более рядами, при этом в каждом ряду один ультразвуковой излучатель расположен на оси корпуса, а остальные - по крайней мере, по одной концентрической окружности, ультразвуковые и ультрафиолетовые излучатели чередуются от оси корпуса к его внутренней поверхности, а расстояния между ультразвуковыми излучателями, ультрафиолетовыми излучателями, ультразвуковыми и ультрафиолетовыми излучателями кратны длине полуволны ультразвука, при этом ультразвуковые излучатели выполнены сменными и в виде тела вращения - шара или цилиндра.The closest in technical essence to the proposed is a device for the treatment of the aquatic environment (RF Patent No. 2183197, C02F 1/32; C02F 1/36, 2002), containing a cylindrical body with nodes for supplying water for processing, ultraviolet treatment, located inside the cylindrical body, ultrasonic treatment and removal of treated water, in which the ultraviolet water treatment unit consists of two or more ultraviolet emitters equipped with protective covers made of a material transparent to ultraviolet radiation, and located allele forming a cylindrical body of at least one concentric circle, and the ultrasonic processing unit consists of two or more ultrasonic emitters located along the axis of the cylindrical body of two or more rows equally spaced, with each row of one ultrasonic emitter located on the axis of the body, and the rest - at least on one concentric circle, ultrasonic and ultraviolet emitters alternate from the axis of the housing to its inner surface, and the distances between ultrasonic emitters, ultraviolet emitters, ultrasonic and ultraviolet emitters are multiples of the half-wave length of ultrasound, while the ultrasonic emitters are removable and in the form of a body of revolution - a ball or cylinder.

Недостатком известного устройства является то, что для обеспечения однородности обработки объема водной среды требуется большое количество излучателей, что приводит к увеличению стоимости и энергоемкости устройства.A disadvantage of the known device is that to ensure uniformity in processing the volume of the aquatic environment requires a large number of emitters, which leads to an increase in the cost and energy consumption of the device.

ОпределенияDefinitions

В настоящем описании используются термины со следующим значением:In the present description, terms with the following meanings are used:

«узел ультразвуковой обработки» - сочетание двух и более ультразвуковых излучателей;“Ultrasonic processing unit” - a combination of two or more ultrasonic emitters;

«узел ультрафиолетовой обработки» - сочетание двух и более ультрафиолетовых излучателей;“Ultraviolet treatment unit” - a combination of two or more ultraviolet emitters;

«ряд» - означает окружность на поверхности цилиндрического корпуса с центром на его оси, на которой расположены «n» однотипных ультразвуковых излучателей, где «n» - 1, 2, 3 и т.д.“Row” - means a circle on the surface of a cylindrical body with a center on its axis, on which “n” of the same type of ultrasonic emitters are located, where “n” is 1, 2, 3, etc.

Задачей предложенного технического решения является создание универсального устройства с невысокими энергозатратами для обработки водных сред с загрязнениями любого состава в протоке.The objective of the proposed technical solution is to create a universal device with low energy consumption for the treatment of aqueous media with pollution of any composition in the duct.

Технический результат от использования предложенного устройства заключается в повышении однородности обработки водной среды ультразвуком и ультрафиолетом в едином акустическом поле, что приводит к повышению степени очистки водных сред от органических, неорганических, токсических загрязнений и повышении степени обеззараживания патогенной микрофлоры при одновременном сокращении времени обработки и снижении энергозатрат. Кроме того, устройство позволяет предотвратить биообрастание и отложение солей на внутренней поверхности корпуса устройства и поверхностях защитных чехлов ламп ультрафиолетового излучения, расположенных в корпусе.The technical result from the use of the proposed device is to increase the uniformity of the treatment of the aquatic environment with ultrasound and ultraviolet in a single acoustic field, which leads to an increase in the degree of purification of aqueous media from organic, inorganic, toxic contaminants and an increase in the degree of disinfection of pathogenic microflora while reducing processing time and reducing energy consumption . In addition, the device allows you to prevent biofouling and the deposition of salts on the inner surface of the housing of the device and the surfaces of the protective covers of ultraviolet lamps located in the housing.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что в устройстве для обработки водных сред в протоке, содержащем цилиндрический корпус с узлами подачи водной среды на обработку, обработки ультрафиолетом, состоящим из двух и более ультрафиолетовых излучателей, снабженных защитными чехлами из материала, прозрачного для ультрафиолетового излучения, и расположенных параллельно образующей цилиндрического корпуса, по крайней мере, по одной концентрической окружности с центром на оси цилиндрического корпуса, узлом ультразвуковой обработки, состоящим из двух и более ультразвуковых излучателей, расположенных равноудаленными двумя и более рядами вдоль оси цилиндрического корпуса, и узлом отвода обработанной водной среды, ультразвуковые излучатели вмонтированы в цилиндрический корпус по одному и более в каждом ряду по окружности цилиндрического корпуса со смещением в каждом следующем ряду на (360:(2n)град., где n - количество ультразвуковых излучателей в ряду, начиная с 1, и выполнены из двух и более цилиндрических ступеней, при этом диаметр каждой следующей ступени меньше диаметра предыдущей, а длина образующей и диаметр каждой ступени кратны четверти длины волны ультразвука, два и более ультразвуковых излучателя в каждом ряду расположены на равных расстояниях один от другого, а расстояния между ультрафиолетовыми излучателями, ультразвуковыми излучателями, ультрафиолетовыми и ультразвуковыми излучателями кратны четверти длины волны ультразвука.The problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that in the device for processing aqueous media in the duct, containing a cylindrical body with nodes for supplying the aqueous medium for processing, processing with ultraviolet, consisting of two or more ultraviolet emitters, equipped with protective covers made of material, transparent to ultraviolet radiation, and parallel to the generatrix of the cylindrical body, at least one concentric circle centered on the axis of the cylindrical body, an ultrasonic processing unit, consisting of two or more ultrasonic emitters located equidistant in two or more rows along the axis of the cylindrical body, and a node for removing the treated aqueous medium, the ultrasonic emitters are mounted in the cylindrical body one or more in each row around the circumference of the cylindrical body with an offset of each next row at (360: (2n) degrees, where n is the number of ultrasonic emitters in the row, starting from 1, and made of two or more cylindrical steps, with the diameter of each the next stage is smaller than the diameter of the previous one, and the length of the generatrix and the diameter of each stage are a multiple of a quarter of the ultrasound wavelength, two or more ultrasonic emitters in each row are located at equal distances from each other, and the distances between ultraviolet emitters, ultrasonic emitters, ultraviolet and ultrasonic emitters are multiples of a quarter ultrasound wavelengths.

В частном случае устройство для обработки водных сред в протоке снабжено двумя ультразвуковыми излучателями, расположенными по одному в торцах цилиндрического корпуса по его оси, и выполненными из двух и более цилиндрических ступеней, при этом диаметр каждой следующей ступени меньше диаметра предыдущей, а длина образующей и диаметр каждой ступени кратны четверти длины волны ультразвукаIn a particular case, the device for processing aqueous media in the duct is equipped with two ultrasonic emitters located one at the ends of the cylindrical body along its axis and made of two or more cylindrical steps, the diameter of each next step being less than the diameter of the previous one, and the length of the generatrix and the diameter each stage is a multiple of a quarter of the ultrasound wavelength

Технический результат достигается также за счет того, что устройство для обработки водных сред в протоке может быть дополнительно снабжено в каждом торце цилиндрического корпуса двумя и более ультразвуковыми излучателями, расположенными на равных расстояниях один от другого, по крайней мере, по одной концентрической окружности с центром на оси цилиндрического корпуса, и выполненными из двух и более цилиндрических ступеней, при этом диаметр каждой следующей ступени меньше диаметра предыдущей, а длина образующей и диаметр каждой ступени кратны четверти длины волны ультразвука.The technical result is also achieved due to the fact that the device for processing aqueous media in the duct can be additionally equipped in each end of the cylindrical body with two or more ultrasonic emitters located at equal distances from each other, at least one concentric circle centered on the axis of the cylindrical body, and made of two or more cylindrical steps, while the diameter of each next step is less than the diameter of the previous one, and the length of the generatrix and the diameter of each step multiples of a quarter wave length of the ultrasound.

Краткое описание фигур чертежей.A brief description of the figures of the drawings.

Полезная модель поясняется чертежами.The utility model is illustrated by drawings.

На Фиг.1 схематически изображен вертикальный разрез устройства для обработки водных сред в протоке, содержащего два ультразвуковых излучателя, расположенных по одному в каждом ряду; на Фиг.2 - то же с расположенными в обоих торцах по оси цилиндрического корпуса устройства ультразвуковыми излучателями; на Фиг.3 - общий вид устройства с ультразвуковыми излучателями, расположенными в четыре ряда; на Фиг.4 - вид по А-А на Фиг.3, где показан порядок установки излучателей в цилиндрическом корпусе по три в ряду со смещением в двух соседних рядах на 60 градусов (360:(2×3).Figure 1 schematically shows a vertical section of a device for the treatment of aqueous media in the duct, containing two ultrasonic emitters located one in each row; figure 2 - the same with located at both ends along the axis of the cylindrical body of the device with ultrasonic emitters; figure 3 is a General view of the device with ultrasonic emitters located in four rows; figure 4 is a view along aa in figure 3, which shows the installation order of the emitters in a cylindrical casing three in a row with an offset in two adjacent rows of 60 degrees (360: (2 × 3).

Устройство для обработки водных сред в протоке (Фиг.1) содержит цилиндрический корпус 1 с узлом подачи водных сред на обработку 2, ультрафиолетовые излучатели 3 с защитными чехлами, выполненными из материала, прозрачного для ультрафиолетового излучения, и ультразвуковые излучатели 4, расположенные по одному в двух рядах по окружностям на корпусе 1, со смещением один относительно другого на 180 град. (360:(2×1), а также узел отвода очищенной воды 5, при этом в устройстве (Фиг.2) два крайних ультразвуковых излучателя 4 расположены непосредственно в торцах цилиндрического корпуса 1 на его оси. На Фиг.3 показано, что ультразвуковые излучатели 4 расположены по окружностям на поверхности цилиндрического корпуса 1, а на Фиг.4 изображены ультрафиолетовые излучатели 3, расположенные по концентрическим окружностям на равных расстояниях друг от друга, и ультразвуковые излучатели 4, расположенные по три в ряду по окружностям на поверхности цилиндрического корпуса 1 с центром на его оси на равных расстояниях один от другого, при этом, в каждом следующем ряду три ультразвуковых излучателя смещены относительно трех ультразвуковых излучателей в предыдущем ряду на 60 градусов, согласно формуле изобретения (360:(2×3)=60). Устройство работает следующим образом.A device for processing aqueous media in a duct (FIG. 1) comprises a cylindrical body 1 with a node for supplying aqueous media for processing 2, ultraviolet emitters 3 with protective covers made of a material transparent to ultraviolet radiation, and ultrasonic emitters 4 located one in two rows in circles on the housing 1, with an offset of one relative to the other by 180 degrees. (360: (2 × 1), as well as a purified water drainage unit 5, while in the device (Figure 2) two extreme ultrasonic emitters 4 are located directly at the ends of the cylindrical body 1 on its axis. the emitters 4 are arranged in circles on the surface of the cylindrical body 1, and FIG. 4 shows ultraviolet emitters 3 arranged in concentric circles at equal distances from each other, and the ultrasonic emitters 4 arranged in three in a row in a circle around the surface cylindrical about the housing 1 with the center on its axis at equal distances from each other, while in each next row three ultrasonic emitters are offset relative to three ultrasonic emitters in the previous row by 60 degrees, according to the claims (360: (2 × 3) = 60 ). The device operates as follows.

Обрабатываемую водную среду, содержащую органические и/или неорганические и/или токсические загрязнения и/или патогенную микрофлору через узел подачи воды на обработку 2 подают в цилиндрический корпус 1 устройства для обработки воды, где ее подвергают одновременной обработке ультразвуковым и ультрафиолетовым облучением в едином акустическом поле. Ультрафиолетовые излучатели 3 - это лампы низкого давления с парами ртути. Для обработки исходной воды с различными степенью и характером загрязнений и обеспечения высокой степени обработки (очистки и обеззараживания) при оптимальном соотношении интенсивности ультразвукового и ультрафиолетового облучения на единицу обрабатываемого объема для воды, ультразвуковые излучатели выполнены из двух и более цилиндрических ступеней, при этом диаметр каждой следующей ступени меньше диаметра предыдущей, а длина образующей и диаметр каждой ступени кратны четверти длины волны ультразвука, вмонтированы в цилиндрический корпус по одному и более в каждом ряду по окружности цилиндрического корпуса со смещением в каждом следующем ряду на (360:(2n)град., где n - количество ультразвуковых излучателей в ряду, начиная с 1, генерирующих ультразвуковые колебания необходимой мощности частоты. Такое расположение ультразвуковых излучателей позволяет сделать поле обработки ультразвуком более равномерным, что позволяет осуществлять более стабильное воздействие на обрабатываемую водную среду. Под воздействием ультразвукового излучения происходит интенсивное образование парогазовых каверн и интенсивных пульсирующих вихрей по всему объему устройства, приводящее к разрыву цепей белков, жиров и углеводов, повреждению оболочек микроорганизмов и разрушению их на клеточном уровне при схлопывании каверн. Одновременно происходит процесс объемного удаления газа из жидкости. В образующихся при этом микроскопических пузырьках растворенного в воде воздуха под воздействием ультрафиолетового излучения, а также при схлопывании каверн, нарабатываются активные радикалы и окислители, например, озон, которые способствуют более интенсивному протеканию фотохимических реакций, ускорению окисления растворенных в воде органических загрязнений и инактивации патогенной микрофлоры. Представленное расположение ультразвуковых и ультрафиолетовых излучателей в объеме цилиндрического корпуса способствует интенсивному перемешиванию обрабатываемой воды, что также способствует повышению степени очистки и обеззараживания воды. При размещении только двух ультразвуковых излучателей их о располагают в два ряда навстречу один другому (угол смещения расположения ультразвукового излучателя во втором ряду относительно первого составляет 180 градусов), что позволит ультразвуковому полю занимать весь объем цилиндрического корпуса 1, включая узел подачи воды на обработку 2 и узел отвода очищенной воды 5. Ультразвуковые излучатели выполняют сменными, расстояния между ультрафиолетовыми излучателями, ультразвуковыми излучателями, ультрафиолетовыми и ультразвуковыми излучателями должны быть кратны длине четверти волны ультразвука - это позволяет мощным окислителям, образующимся в процессе одновременного воздействия на воду ультрафиолетового излучения, ультразвука и акустических колебаний, распределиться по обрабатываемому объему однородно (равномерно). Очищенную и обеззараженную воду через узел отвода очищенной воды 5 отводят, например, потребителю.The treated aqueous medium containing organic and / or inorganic and / or toxic contaminants and / or pathogenic microflora through the water supply unit for processing 2 is fed into the cylindrical body 1 of the water treatment device, where it is subjected to simultaneous treatment with ultrasonic and ultraviolet radiation in a single acoustic field . Ultraviolet emitters 3 are low pressure lamps with mercury vapor. To process the source water with a different degree and nature of pollution and to ensure a high degree of treatment (cleaning and disinfection) with an optimal ratio of the intensity of ultrasonic and ultraviolet irradiation per unit of the treated volume for water, ultrasonic emitters are made of two or more cylindrical steps, with the diameter of each of the following steps are smaller than the diameter of the previous one, and the length of the generatrix and the diameter of each step are a multiple of a quarter of the ultrasound wavelength, mounted in a cylindrical the 1st case, one or more in each row around the circumference of the cylindrical body with an offset in each next row of (360: (2n) degrees, where n is the number of ultrasonic emitters in the row, starting from 1, generating ultrasonic vibrations of the required frequency power. the location of the ultrasonic emitters allows you to make the ultrasonic treatment field more uniform, which allows a more stable effect on the treated aquatic environment. Under the influence of ultrasonic radiation, the intensive formation of vapor-gas caverns and intense pulsating vortices throughout the entire volume of the device leads to breaking of chains of proteins, fats and carbohydrates, damage to the membranes of microorganisms and their destruction at the cellular level during collapse of caverns. At the same time, the process of volumetric gas removal from the liquid takes place. In the resulting microscopic bubbles of air dissolved in water under the influence of ultraviolet radiation, as well as in the collapse of caverns, active radicals and oxidizing agents, for example, ozone, are produced, which contribute to more intense photochemical reactions, accelerate the oxidation of organic contaminants dissolved in water and inactivate pathogenic microflora . The presented arrangement of ultrasonic and ultraviolet emitters in the volume of a cylindrical body contributes to intensive mixing of the treated water, which also helps to increase the degree of purification and disinfection of water. When placing only two ultrasonic emitters, they are placed in two rows towards each other (the angle of the displacement of the ultrasonic emitter in the second row relative to the first row is 180 degrees), which will allow the ultrasonic field to occupy the entire volume of the cylindrical body 1, including the water supply unit for processing 2 and purified water removal unit 5. Ultrasonic emitters are interchangeable, the distances between ultraviolet emitters, ultrasonic emitters, ultraviolet and ultrasonic radiation teachers should be a multiple of a quarter wavelength of ultrasound - this allows powerful oxidizing agents, formed during the simultaneous exposure of water to ultraviolet radiation, ultrasound and acoustic vibrations, to be distributed uniformly (uniformly) across the treated volume. The purified and disinfected water through the site of removal of purified water 5 is discharged, for example, to the consumer.

Предложенное устройство позволяет провести практически полное обеззараживание (до 99,999%), т.е. полностью уничтожить любые формы (в том числе споровые) микроорганизмов, вирусы и простейшие в концентрациях до 10⁶ ед/л. и количестве, недоступном для традиционных технологий, за счет того, что мощные окислители, образующиеся в процессе одновременного воздействия на воду ультрафиолетового излучения, ультразвука и акустических колебаний, распределяются по обрабатываемому объему однородно (равномерно). Устройство не подвержено биообрастанию и отложению солей. Энергетические затраты на 1 м³/ч обрабатываемой воды не превышают 3-5 Вт для питьевой воды и 13-15 Вт для сточных вод.The proposed device allows for almost complete disinfection (up to 99.999%), i.e. completely destroy any form (including spore) of microorganisms, viruses and protozoa in concentrations up to 10 ⁶ units / liter. and the amount inaccessible to traditional technologies, due to the fact that powerful oxidizing agents formed during the simultaneous exposure of water to ultraviolet radiation, ultrasound and acoustic vibrations are distributed uniformly (evenly) across the treated volume. The device is not subject to biofouling and salt deposition. Energy costs per 1 m ³ / h of treated water do not exceed 3-5 W for drinking water and 13-15 W for wastewater.

Предложенное устройство позволяет повысить степень очистки водных сред от органических и/или неорганических и/или токсических загрязнений и патогенной микрофлоры при одновременном сокращении времени процесса очистки и снижении энергозатрат, а также предотвратить отложение солей на корпусе устройства и поверхностях кварцевых чехлов ламп ультрафиолетового излучения за счет воздействия на очищаемую водную среду ультразвуком и ультрафиолетом в едином акустическом поле, что подтверждает его соответствие критерию «промышленная применимость».The proposed device allows to increase the degree of purification of aqueous media from organic and / or inorganic and / or toxic contaminants and pathogenic microflora while reducing the time of the cleaning process and reducing energy consumption, as well as preventing the deposition of salts on the device body and the surfaces of quartz covers of ultraviolet lamps due to exposure to the cleaned aqueous medium by ultrasound and ultraviolet in a single acoustic field, which confirms its compliance with the criterion "industrial use property. "

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет создать многофункциональное универсальное устройство с невысокими энергозатратами для обеззараживания и очистки в протоке водных сред от загрязнений, различных по виду и характеру.Thus, the proposed technical solution allows you to create a multifunctional universal device with low energy consumption for disinfection and cleaning in the flow of water from pollution of various types and nature.

Claims

1. A device for processing aqueous media in a duct, comprising a cylindrical body with nodes for supplying an aqueous medium for processing, ultraviolet treatment, consisting of two or more ultraviolet emitters, equipped with protective covers made of a material transparent to ultraviolet radiation, and located parallel to the generatrix of the cylindrical body, at least one concentric circle centered on the axis of the cylindrical body, the ultrasonic processing unit, consisting of two or more ultrasonic emitters it, located equidistant in two or more rows along the axis of the cylindrical body, and a node for discharging the treated aqueous medium, characterized in that the ultrasonic emitters are mounted in the cylindrical body one or more in each row around the circumference of the cylindrical body with an offset in each next row by (360 : (2n)) hail, where n is the number of ultrasonic emitters in a row, starting from 1, and made of two or more cylindrical steps, the diameter of each next step being less than the diameter of the previous one, and the length s and the diameter of each step lengths are multiples of a quarter wave ultrasound, two or more ultrasonic transmitter in each row are arranged at equal distances from one another, and the distance between the UV emitters, ultrasound transducers, ultraviolet and ultrasonic emitters are multiples of a quarter wave length of the ultrasound.

2. The device for processing aqueous media in the duct according to claim 1, characterized in that it is equipped with two ultrasonic emitters located one at the ends of the cylindrical body along its axis and made of two or more cylindrical steps, with the diameter of each next step being less the diameter of the previous one, and the length of the generatrix and the diameter of each step are a multiple of a quarter of the ultrasound wavelength.

3. The device for processing aqueous media in the duct according to claim 1 or 2, characterized in that it is equipped in each end of the cylindrical body with two or more ultrasonic emitters located at equal distances from each other, at least one concentric circle with a center on the axis of the cylindrical body, and made of two or more cylindrical steps, the diameter of each next step being less than the diameter of the previous one, and the length of the generatrix and the diameter of each step being a multiple of a quarter of the ultrasound wavelength.