SK45696A3 - Regenerator for oxidation and cleaning of liquids - Google Patents

Description

Reqenerátor na oxidáciu a čistenie kvapalín

Oblasť techniky

Vynález sa týka regenerátora na oxidáciu a čistenie kvapalín, spôsobu oxidácie a čistenia kvapalín a použitia spôsobu a zariadenia podlá vynálezu.

Doteraiší stav techniky

V súvislosti s oxidáciou a čistením kvapalín sa využíva dobre známy účinok ozónu.

V súvislosti s kvapalinami, ktoré majú byť dezinfikované bez použitia biologických postupov, môže sa použiť ozón takzvaný korónový. Tento typ ozónu sa zmiešava s radom chemických čistidiel, ktoré sa objavujú v procese upravovania kvapaliny. Ozónová zmes je účinný dezinfikačný prostriedok a súčasne účinný oxidačný prostriedok.

Korónový ozón sa používa medzi iným na oxidáciu, dezinfekciu a čistenie vôd v plaveckých bazénoch.

Pre kvapaliny, ktoré vyžadujú čistiacu dobu danú prítomnosťou vyšších organizmov, sa používa čistiaci ozón takzvaný prírodný, ktorý sa vyrába použitím UV-žiarenia patričnej vlnovej dĺžky.

Takýto typ ozónu, ktorý je zväčša rovnaký ako ozón nachádzajúci sa v prírode, sa medziiným používa na oxidáciu a dezinfekciu citlivých biologických vôd životného prostredia, vzhíadom na to, že je menej agresívny ako prvý spomínaný typ.

Spoločný znak vyššie uvedených reakcií je skutočnosť, že oxidácia prebieha v kvapalinách, kde má uhlíkový reťazec dvojitú väzbu.

Ďalej je takisto dobre známe, že je možné ožarovať kvapalinu UV-svetlom, a že to spôsobuje aj dezinfekčný účinnok aj zlepšenú oxidáciu, pretože pôsobením UV-svetla sa zlepšuje aj ozónová reakcia s kvapalinou.

Nevýhoda tejto techniky je hlavne to, že to nie je lacné, ani prakticky upotrebitelné pre veíké vodné útvary životného prostredia.

Podstata vynálezu

Ako je to vysvetlené v nároku 1, privedením kvapaliny do reakčnej nádoby.a vytvorením rotačného pohybu v dolnej časti použitím rotora, sa vytvára záporný tlak v kvapaline nad rotorom, čo sa prejavuje vťahovaním smerom nadol, čo sa využíva na nasávanie neokysličenej a nečistej kvapaliny alebo plynu do reakčnej nádoby. Kedže upravená kvapalina alebo plyn obsahujú bud ozón, alebo UV-svetlom nasýtenú kvapalinu, resp. plyn, resp. zmes týchto zložiek, praktický postup na dosiahnutie toho je umožnený kombináciou prečerpávania kvapaliny s následným primiešavaním ozónu a UV-svetlom nasýteného vzduchom a tým získavania bližšie neznámej účinnosti vzťahujúcej sa na oxidáciu a dezinfekciu velkých tekutých útvarov životného prostredia. Dôvod takej vysokej účinnosti je čiastočne v pôsobení počas samotnej oxidácie a dezinfekcie a čiastočne vo výhodnom a primeranom prečerpávaní kvapaliny, ktoré vzniká krúživými pohybmi vyznačujúcimi sa malým vírením v prúde kvapaliny.

Ako je vysvetlené v nároku 2, použitím ozónu vytváraného UV-žiarením, čiže takzvaným prírodným ozónom vzniká metóda upravovania vhodná na použitie pre kvapaliny, ktoré obsahujú citlivý nános biologicky nižšieho rádu, ktorý nie je žiadúce porušiť. Z tohto dôvodu sa metóda môže použiť na čistenie jazier, vodných tokov, a pod. .

Ako je vysvetlené v nároku 3, ožarovaním kvapaliny počas rotačného spodného prúdenia aspoň jedným pre reakciu účinným zdrojom UV svetla, alebo ozón vytvárajúcim zdrojom UV žiarenia, alebo kombináciou oboch, predtým ako je kvapalina prečerpaná do okolia, dosiahne sa ďalšia optimalizácia procesu upravovania kvapaliny prostredníctvom priamej integrácie charakteru pohybu prúdenia upravovacieho procesu.

Ako je vysvetlené v nároku 4, zariadenie pozostáva z otvorenej reakčnej nádoby, na ktorej, alebo v ktorej je rotor priamo alebo nepriamo spojený s motorom prostredníctvom prevodu. Rotor je umiestnený na dne, alebo v určitej vzdialenosti odo dna reakčnej nádoby tak, že os otáčania je umiestnená najmä kolmo na základňu (dno) reakčnej nádoby. Zariadenie je tiež spojené s jednou alebo viacerými vstupnými rúrami, ktoré privádzajú prispôsobený nasýtený vzduch alebo ozón do kvapaliny alebo do plynu smerom k rotoru. Ústie rúry je v určitej vzdialenosti od rotora. Rotor vyvoláva v reakčnej nádobe špirálový pohyb, ktorého osová zložka je orientovaná smerom ku dnu reakčnej nádoby. To, že rotor vyvoláva v tekutine špirálový pohyb, vyvoláva v zariadení výhody súvisiace s procesom. Osová zložka pohybu je orientovaná nadol ku dnu reakčnej nádoby a tým je nasýtený vzduch aj s kvapalinou vťahovaný do zmiešavacieho priestoru, čo je dôsledok vyššie spomínaného špirálového alebo rotačného pohybu. Zo zmiešavacieho priestoru sa upravená kvapalina vedie ku dnu reakčnej nádoby, odtial stúpa nahor a vychádza do okolitého priestoru.

To znamená, že vyššie uvedený špirálový pohyb smerom ku dnu nádoby kombinuje optimálne dodávanie a premiestňovanie kvapaliny s optimálnou zmiešavacou technikou.

Pri skúškach ukázali napríklad merania v jazerách, že voda môže byť okysličovaná a čistená použitím zariadenia podlá vynálezu. Opísaná oxidácia a čistenie je lacné a nepoužíva žiadne chemické prídavky.

Ako je vysvetlené v nároku 5, upravený plyn alebo kvapalina pozostáva z ozónového plynu alebo tekutiny pripravenej použitím UV-žiarenia, UV-svetlom nasýteného plynu či kvapaliny, alebo ich zmesou. UV-žiarením pripravovaný ozón sa vyrába ožarovaním kvapaliny alebo plynu v uzatvorenom kontajneri, v ktorom pôsobí ozón vytvárajúci žiariaci zdroj. Odtial sa kvapalina alebo plyn odvádza rúrou. Plyn alebo kvapalina nasýtená vyrába ožiarovaním kvapaliny alebo plynu v kontajneri použitím υν-svetlo produkujúceho zdroja. Aktivovaný nasýtený plyn alebo kvapalina, ktorá sa vedie vstupnou rúrou, môže obsahovať želaný stupeň nasýtenia, podlá požiadaviek riešenia. To znamená, že úprava kvapaliny môže byť nastavená tak, aby samotná oxidácia dosiahla požadovaný výsledok, ako je sprievodný dezinfekčný efekt vyvolaný UV-aktivovanou oblasťou. UV-svetlom nasýtená kvapalina alebo plyn čiastočne vyvolávajú dezinfekčný efekt a čiastočne zlepšujú aj oxidáciu účinkom prítomnosti ozónu.

Ako je vysvetlené v nároku 6, reakčná nádoba je vybavená jedným alebo viacerými UV lúče vyžarujúcimi zdrojmi, ktoré osvetlujú vnútro reakčnej nádoby. Jedným, alebo kombináciou viacerých zdrojov vytvárajúcich UV-žiarenie, alebo reakciu obsahujúci ozón UV-svetlom, sa podporujúcich zdrojov UV-svetla a výsledným prúdením špirálovitého tvaru sa získava rozšírený účinok a výsledok velmi efektívnej úpravy. To znamená, že úprava kvapalín môže dosiahnuť velmi velký účinpk.

Ako je vysvetlené v nároku 7, umiestnením jedného alebo viacerých zdrojov UV-svetla, ktoré ožarujú priestor v oblasti nad reakčnou nádobou, pričom je ešte použitý aspoň jeden alebo viac ozón vytvárajúcich zdrojov UV-žiarenia, sa dosiahne, že kvapalina je predupravená ešte pred vstupom do reakčnej nádoby, čo následne umožňuje výsledný požadovaný účinok.

Ako je vysvetlené v nároku 8, tým že sa nad rotor umiestni prietokový regulátor, ktorého výška je nastavítelná a zaistená závesnou podperou, sa dosiahne usporiadanie, pri ktorom je možné regulovať jednoduchým spôsobom prietokové podmienky v reakčnej nádobe.

Ako je vysvetlené v nároku 9, upravením prietokového regulátora do ihlanovitého tvaru, základňou orientovaného nadol, sa dosiahne prúdnicový spôsob regulácie.

Ako je vysvetlené v nároku 10, zariadenie je vstavané do uzavretého držiaka, pričom vstup a výstup sú umiestnené nad a pod okrajom reakčnej nádoby. Oboje, aj vstup aj výstup, sú vybavené ventilmi alebo škrtiacimi klapkami, aby sa mohol ovládať oxidačný a čistiaci proces, čo smeruje k zostave vhodnej najmä na stacionárne aplikácie. Napríklad zariadenie môže byť použité na zvýšenie účinku čistiacich staníc, do bazénov a pod., kde sa vyžaduje priebežná úprava. Následne môže byť regulácia prietoku vstupu a výstupu použitá na meniace sa a automaticky dolaďované podmienky úpravy, podlá vopred stanovených vymedzení.

Ako je vysvetlené v nároku 11, reakčná nádoba je pripojená na generátorovú rúru, ktorá je otočená nadol a ktorá tvorí spodný výstup z reakčnej nádoby. V generátorovej rúre je motorom poháňaný hriadel s jedným alebo viacerými rotormi a ústie tejto rúry je ukončené tvarovaným svitkom vortex-u. V tomto prípade časť kvapaliny, ktorá bola vtiahnutá do reakčnej nádoby sa vedie cez generátorovú rúru, a pretože výstup z rúry vykazuje rotačný pohyb, dosahuje sa výhodná forma výtoku optimalizujúca prečerpávanie upravenej kvapaliny do okolitého priestoru. Vyváženosť medzi horným a dolným výstupom odtekajúcej upravenej kvapaliny môže byť nastavená velkosťou rotora a rýchlosťou jeho otáčania.

Ako je vysvetlené v nároku 12, umiestnením magnetov na spodnú časť reakčnej nádoby sa dosiahne výhodná polarizácia. To má za následok medzi iným aj zvýšenie transformácie a teda vylučovania iónov, ktoré sa menia na atómy v molekulárnej forme.

Ako je vysvetlené v nároku 14, použitím spôsobu a zariadenia pre úpravu kvapalín, ktoré majú mať vysoký stupeň čistoty, v ktorých je miesto ožarovaním pripravovaného ozónu použitý korónový ozón, dosiahne sa aj efektívny dezinfekčný účinnok vhodný pre vody životného prostredia necitlivé na tak silný dezinfekčný účinnok. Z toho dôvodu je toto použitie s výhodou spájané s čistením napríklad plaveckých bazénov.

Ako je to vysvetlené v nároku 15, použitím tohto spôsobu a zariadenia pre úpravu kvapalín, ktoré s ohľadom na biologický nános majú predpísané dôležité ustanovenia a kde až doposiaľ nebol známy vhodný spôsob úpravy, sa dá dosiahnuť dobrý výsledok aj v prípade biologicky citlivých vôd ako sú jazerá, vodné toky, rybníky a pod.

Prehľad obrázkov na výkrese

Vynález bude v nasledujúcom texte bližšie opísaný s odvolávaním sa na výkresy, kde obr. 1 ukazuje prierez vyhotovením zariadenia podľa vynálezu a obr. 2 ukazuje prierez ďalšieho vyhotovenia zariadenia podľa vynálezu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na obr. 1 je zobrazený príklad výhodného vyhotovenia zariadenia podľa vynálezu.

Reakčná nádoba 1 je umiestnená v kvapaline 100, ktorá sa bude čistiť a oxidovať (okysličovať).

Reakčná nádoba 1 je zavesená na hydraulicky posúvateľných závesoch tyčí 12, ktoré sú pripevnené na nosnú konštrukciu 4. V dolnej časti reakčnej nádoby 1 je umiestnený rotor 2, ktorý je poháňaný motorom 3. Motor 3 je spojený s rotačným regulátorom 11 pomocou spojovacieho vedenia 11. Na dne reakčnej nádoby 1 sú umiestnené svetelné zdroje 5, 6 UV-svetla a UV-žiarenia, ktoré cez priezory 50, 60 z kremenného skla ožarujú vnútrajšok reakčnej nádoby 1. Svetelný zdroj 6 má vlnovú dĺžku žiarenia v oblasti 185 nm a další svetelný zdroj 5 má širšie spektrum vlnových dĺžok UV-svetla.

Nad rotorom 2 je umiestnený prietokový regulátor 10, ktorý je zavesený na podpere 8, ktorá je upevnená na nosnú konštrukciu 4 takým spôsobom, aby upevnenie umožňovalo reguláciu.

Na nosnej konštrukcii 4 sú uložené dva kontajnery 61, 51. ktoré sú potrubiami 21, 22 pripojené na rúru 23. ktorá vedie nadol a ktorej ústie končí v určitej vzdialenosti od rotora 2.

V kontajnery 61 je umiestnený svetelný zdroj 6 UV-žiarenia, ktorý má vlnovú dĺžku v oblasti 185 nm. Kontajner má vstupný otvor 6a pre prívod vzduchu a vstupný otvor 6b pre prívod kvapaliny.

Podobne v kontajnery 51 je umiestnený svetelný zdroj 5 UV-svetla a kontajner 51 má vstupný otvor 5a pre prívod vzduchu.

Na nosnej konštrukcii 4 sú ešte uložené dva dalšie horné svetelné zdroje 5. 6. ktoré ožarujú časť priestoru nad reakčnou nádobou 1.

Priebeh činností vyššie uvedeného zariadenia je nasledovný:

Kvapalina, alebo plyn sa privádzajú do kontajnera 61, v ktorom sú vystavené UV-žiareniu zo svetelného zdroja 6. Vlnová dĺžka žiarenia je tak stanovená, že účinkuje na prítomný kyslík a premieňa ho na ozón rovnakých vlastností, ako je ozón nachádzajúci sa v prírode. Vytvorený ozón sa vedie pripojeným potrubím 22 a rúrou 23 nadol k rotoru 2.

Rovnakým spôsobom sú kvapalina alebo plyn vedené aj do kontajnera 51, kde sú ožarované širokospektrálnym UV-svetlom. To spôsobuje, že nasýtená kvapalina alebo plyn získajú dezinfekčné vlastnosti. Nezanedbateínou, ba dôležitou charakteristikou je ďalej to, že lúče UV-svetla zvyšujú priebeh oxidácie kvapaliny 100. Osvetlený plyn alebo kvapalina sa vedú pripojeným potrubím 21 a rúrou 23 nadol k rotoru 2.

Kvapalina alebo plyn, ktoré vychádzajú z rúry 23 sú v nasledujúcom texte pomenované upravený plyn alebo upravená kvapalina, pretože tento plyn alebo kvapalina ked sa pridajú do kvapaliny 100. reagujú a spôsobujú silné okysličenie a dezinfekciu kvapaliny 100.

Vháňanie upraveného plynu alebo kvapaliny môže byť vykonané ventilátorom, čerpadlom, alebo podobným mechanizmom (nie je vyobrazené).

Rotor 2 vytvára svojím otáčaním čiastočné vákuum, takže aj kvapalina 100 aj upravená kvapalina alebo plyn sú vťahované nadol k rotoru 2 špirálovitým vírivým pohybom, v ktorom je plyn alebo kvapalina súčasne miešaná a súčasne reaguje s kvapalinou 100.

Kvapalina 100 je hnaná od povrchu nadol k rotoru 2 ako to ukazuje šípka A, špirálovitým pohybom.

Týmto spôsobom je kvapalina 100 hnaná vedia oboch svetelných zdrojov 6. 5 υν-svetla, ešte než sa do nej primieša upravená kvapalina a tým sa predupravuje.

Kvapalina je ďalej od rotora 2 hnaná nadol ku stenám reakčnej nádoby 1, ako to ukazuje šípka B, steny ju usmerňujú nahor, do strán, až nad okraj reakčnej nádoby 1 a von do okolitého priestoru, ako to ukazuje šípka C. Celý pohyb je súčasne stále rotačný.

Počas rotačného pohybu nahor smerom B sa kvapalina znova raz ožiari svetelnými zdrojmi 6, 5 UV-svetla.

Dlhá dráha, ktorú jednotlivé čiastočky kvapaliny prekonávajú následkom špirálového pohybu, spôsobuje, že ako vidieť úprava môže byť dosiahnutá účinne pre každú čiastočku kvapaliny.

Rotačný pohyb C ponad okraj reakčnej nádoby znamená, že je možné prečerpať relatívne veíké množstvo upravenej kvapaliny, pretože prečerpávanie prebieha pozdĺž celého obvodu. Kvapalina je potom rozptýlená takpovediac do okolitého priestoru.

Prietokový regulátor 10 sa využíva na ovládanie prúdenia kvapaliny smerom nadol (B) tým, že pohyb v smere osi môže byt menený nadvihnutím alebo spustením prietokového regulátora. Týmto spôsobom je možné aj riadiť prietok, aj mohutnosť upravovania. Prietokový regulátor 10 môže byť vyrobený rôznymi spôsobmi a môže sa pohybovať rôznymi smermi a preto nie je záväzné to vyhotovenie ktoré je vyobrazené.

Na obrázku 2 je ďalší návrh riešenia podía vynálezu. Toto zariadenie je viac-menej rovnaké ako to čo je na obr. 1, až na to, že je vstavané do uzatvoreného zásobníka.

Najdôležitejšie časti, ktoré majú rovnaké názvy ako tie na obr. 1, sa veími neodlišujú svojou konštrukciou a funkciou. Nebudú preto ďalej podrobne opisované. Zostava, ktorá je vyobrazená na obr. 1 je v tomto prípade vstavaná do zásobníka

11, vnútro ktorého je s okolitou kvapalinou spojené vstupom 15 a výstupom 16 pre kvapalinu.

V tomto vyhotovení je rotor spojený s motorom 3. klinovým remeňom 14.

Vstup a výstup pre kvapalinu môžu byť opatrené zvláštnymi ovládateInými ventilmi alebo škrtiacimi klapkami (nie je vyobrazené), ktorými môže byť doba upravovania regulovaná manuálne alebo automaticky množstvom privádzanej kvapaliny do reakčnej nádoby.

Činnosť opisovaného zariadenia je nasledovná:

Vlastná úprava plynu alebo kvapaliny sa dosahuje rovnakým spôsobom ako je to na obr. 1.

Kvapalina 100. ktorá má byt upravená, sa privádza vstupom

15.

Počas doby nevyhnutnej na úpravu tejto kvapaliny je výstup uzatvorený a kvapalina postupuje opísaným špirálovým pohybom smerom B.

Ked sa otvorí výstup 16, bud normálne alebo automaticky, časť kvapaliny začne postupovať von smerom C a týmto spôsobom reakčná nádoba prečerpáva upravenú kvapalinu.

Riešenie zariadenia ukázané na obr. 2 je zvlášť vhodné pre stacionárne čistiace stanice.

V oboch predstavených riešeniach môžu byť regulované rôzne parametre. Týmto spôsobom môže byt regulované miešanie upravenej kvapaliny alebo plynu, ktoré sú vedené do rúry 23, ovládané podlá predom určených podmienok. Takisto môže byť za určitých podmienok a ak je to potrebné privádzaná iba ožiarená kvapalina alebo plyn z jedného z kontajnerov 51 alebo 61 cez rúru 23. Pri bežných použitiach však by to mala byt zmes oboch zložiek, ktoré sú privádzané do procesu.

Je potrebné poznamenať, že v spojitosti s čistením kvapalín, pri ktorých nie je treba brat zvláštny ohlad na ochranu biologického nánosu, sa dá s výhodou nahradiť kontajner 61 iným kontajnerom, ktorý produkuje silnejší a aktívnejší korónový, resp. vysokonapäťový ozón.

Claims (10)

1. Zariadenie na čistenie kvapalín okysličovaním a/alebo dezinfekciou, obsahujúce:

- reakčnú nádobu na umiestnenie kvapaliny, ktorá má byt čistená,

- rotor ponorený do kvapaliny,

- aspoň jeden zdroj upraveného fluida pre čistenie kvapaliny v nádobe a

- aspoň jednu rúru na privádzanie fluida, spájajúcu zdroj upraveného fluida a reakčnú nádobu, vyznačujúce sa tým,

- že rotor je umiestnený na spodku nádoby preto, aby počas činnosti vytváral v kvapaline rotačné vírenie smerujúce nadol ku dnu reakčnej nádoby a

- že aspoň jeden prívod fluida vedie nad rotor do jeho dosahu.

2. Zariadenie podlá nároku 1, vyznačujúce sa tým, že reakčná nádoba má gulaté dno vypuklé smerom od rotora.

3. Zariadenie podlá nárokov 1 alebo 2, vyznačujúce sa tým, že nádoba je celá, alebo svojou častou ponorená do vody jazera, ktoré má byt čistené, pričom pre vedenie vody je aspoň čiastočne po obvode nádoby umiestnený jeden alebo viacej otvorov.

4. Zariadenie podlá nárokov 1, 2, alebo 3, vyznačujúce sa tým, že nádoba je vstavaná do uzatvoreného zásobníka, ktorý má vstup a výstup, oba opatrené ventilmi alebo škrtiacimi klapkami pre reguláciu čistiaceho procesu.

5. Zariadenie podlá nárokov 1 až 4, vyznačujúce sa tým, že nad rotorom je umiestnený nastaviteľný prietokový regulátor, ktorý je ihlanovitého tvaru, ktorého základňa smeruje nadol v smere osi vírivého pohybu kvapaliny v nádobe.

6. Zariadenie podlá hociktorého z nárokov 1 až 5, vyznačujúce sa tým, že dno nádoby má pod rotorom otvor, ktorý pokračuje rúrou smerom nadol a že rotor sa otáča na hnacom hriadeli uloženom v rúre, ktorá má spodné ústie vytvorené zo svitku vortex-u” na privedenie kvapaliny do rotačného vírivého pohybu.

7. Zariadenie podlá hociktorého z nárokov 1 až 6, vyznačujúce sa tým, že zdroj upraveného fluida obsahuje . ozón vytváraný v kontajneri ožarovaním fluida ozón vytvárajúcim zdrojom UV-žiarenia.

•

8. Zariadenie podlá hociktorého z nárokov 1 až 6, vyznačujúce sa tým, že zdroj upraveného fluida obsahuje korónový ozón vytváraný • v kontajner; ožarovaním fluida elektrickým vysokonapäťovým korónovým zdrojom.

9. Zariadenie podlá hociktorého z nárokov 1 až 6, vyznačujúce sa tým, že zdroj upraveného fluida obsahuje UV-svetlom nasýtené fluidum vytvárané v kontajneri ožarovaním fluida ozón vytvárajúcim zdrojom UV-svetla.

10. Zariadenie podlá hociktorého z nárokov 1 až 6, vyznačujúce sa tým, že upravené fluidum je vytvorené ožarovaním kvapaliny v reakčnej nádobe jedným alebo viacerými zdrojmi UV-svetla.