УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ СРЕДЫ Российский патент 1996 года по МПК C02F1/78 

Изобретение относится к технике, предназначенной для обеззараживания, стерилизации и дезодорации различных сред газовых, жидких и смесей (например, канализационных стоков), в частности для обеззараживания и стерилизации с помощью озона.

Известно устройство для обеззараживания среды, содержащее каркас с закрепленными на нем газопроводом и винтолопастную мешалку на оси с приводом [1]
Недостаток известного устройства заключается в том, что эффективность перемешивания недостаточно высока из-за того, что вращение мешалки происходит в одну сторону, создавая не столько турбулентность, сколько поток вращения жидкости, который и сталкивается с поднимающимися снизу пузырьками озоновоздушной смеси. Кроме того, последняя доставляется отдельным газопроводом удаленным от мешалки, что снижает степень озонирования и увеличивает габариты всего устройства.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение качества обеззараживания за счет обеспечения лучшего перемешивания среды путем создания большей турбулентности ее в местах ввода озоновоздушной смеси, повышения производительности за счет создания большего объема активного озонирования.

Это достигается тем, что устройство для обеззараживания среды, содержащее каркас с закрепленным на нем газопроводом и винтолопастную мешалку на оси с приводом, снабжено дополнительной винтолопастной мешалкой на оси, связанной через редуктор прямого вращения с приводом, обе оси расположены друг от друга на расстоянии 2,7 3,0 радиуса мешалок, выполнены полыми и снабжены узлами соединения с сальниковыми уплотнениями с газопроводом, и дополнительными винтолопастными мешалками, углы поворота лопастей которых противоположны углам поворота лопастей основных мешалок, расположенных на одноименных осях, при этом в каждой лопасти основных и дополнительных мешалок выполнена полость, сообщающаяся с полостью соответствующей оси, а через отверстия, выполненные на концах и боковых поверхностях лопастей, с окружающей средой.

Кроме того, устройство снабжено резервуаром реактором с горловиной, на котором закреплен каркас, выполненный в виде крышки с патрубком для выхода отработанной воздушной смеси, имеющим клапан регулируемого давления.

На фиг. 1 представлена кинематическая схема устройства обеззараживания среды; на фиг. 2 проекция мешалок с указанием векторов тангенциальных скоростей У₁, У₂.

Устройство содержит каркас 1, газопровод 2 для озоновоздушной смеси, полые оси 3 и 4, направляющие подшипники 5, 6, основные и дополнительные винтолопастные мешалки 7 и 8, 9 и 10, отверстия 11 в лопастях, узлы соединения 12 и 13 с сальниковыми уплотнениями, привод вращения 14, редуктор прямого вращения 15, резервуар-реактор 16 со входным 17 и выходным 18 патрубками, генератор озоновоздушной смеси 19, патрубок для выхода отработанной воздушной смеси 20 с клапаном регулируемого давления 21.

На каркасе 1 в направляющих подшипниках 5 и 6 закреплены полые оси 3 и 4. На их концах расположены полые винтолопастные мешалки 7, 8, 9 и 10 с выходными отверстиями 11 на концах и на обоих поверхностях каждой их лопасти. Противоположные концы полых осей присоединены к газопроводу 2 через узлы соосного соединения 12 и 13 с сальниковыми уплотнениями. Кроме того, оси имеют элементы сочленения с редуктором вращения 15 и приводом 14.

В частных случаях, когда необходимо обеззараживать малые количества жидкости применяют дополнительный резервуар-реактор 16 с входным 17 и выходным 18 трубопроводами (при необходимости обеспечить проточность) и с горловиной, для которой крышкой служит каркас 1, который, в свою очередь, снабжен выходным патрубком 20 с клапаном регулируемого давления 21, которые обеспечивают выход отработанной воздушной смеси при превышении заданного давления. К газопроводу 2 подсоединяется генератор озоновоздушной смеси 19.

Устройство обеззараживания работает следующим образом.

Мешалки помещают в среду, предназначенную для обработки ( жидкость, канализационные стоки и даже газовые смеси). Затем подают от генератора 19 под давлением озоновоздушную смесь через газопровода 2, полости осей 3 и 4 и лопастей 7, 8, 9, 10 и включают привод 14, который через редуктор 15 начинает вращать мешалки. Поскольку направление вращения у обоих осей одинаковое, векторы тангенциальных скоростей мешалок У_I и У₂ (фиг. 2) направлены навстречу, обеспечивая в среде турбулентное движение. Из графического построения векторов скоростей У₁ и У₂ видно, что самое эффективное столкновение струй от мешалок будет, когда векторы расположены по прямой. Тогда угол α = 45^°, а расстояние L между осями определится как L 2,83 R Практически L можно устанавливать в пределах (2,7 4 3,0) R. При этом эффективность будет снижаться примерно на 10 что приемлемо. За этим пределом она резко падает, так как индикатрисса векторов имеет угол 3 4^o. Через отверстия в лопастях озоновоздушная смесь попадает в среду и последняя насыщается озоном. Насыщение происходит интенсивно еще и потому, что лопасти имеют поворот под некоторым углом β к плоскости вращения мешалок, причем такой, что среда движется со скоростями У_З и У₅ к противоположным мешалкам на соответствующей оси. Некоторое уменьшение У₁ и У₂ при этом не играет роли, так как векторы их равнодействующих У₄ и У₆ направлены навстречу такому же вектору скорости от расположенных по диагонали мешалок противоположной оси. С учетом всех движений среды, создаваемых мешалками будет возникать зона А, Б, В и Г наиболее интенсивного озонирования, а следовательно, и обеззараживания. Более того, направление вертикальных составляющих скоростей таково, что образуются всасывающие потоки жидкостей из области объема емкости реактора не охваченных активной зоной перемешивания. Это снижает возможность образования застойных зон обрабатываемой среды.

Эффективность насыщения озоном обрабатываемой жидкости в замкнутом резервуаре-реакторе еще более повышается за счет того, что отработанная озоновоздушная смесь, вышедшая из жидкости, образует повышенное давление над ней. Из физики известно, что газы, находящиеся над жидкостью, растворяются в ней в количестве, пропорциональном парциальному давлению каждого газа, т.е. чем выше давление газа, тем выше насыщенность его в жидкости. Следовательно, не растворившиеся сразу остатки озона будут возвращаться в жидкость и, таким образом, эффективность обеззараживания повысится без увеличения выходa генератора азона и габаритов устройства.

Предлагаемое устройство обеззараживания в макетном образце прошло достаточно широкие испытания в различных средах. Так, например, оно было установлено на плот, в отверстие которого опускались оси с мешалками. Плот перемещался по плавательному бассейну 25 х 10 м от стенки к стенке с некоторым шагом, меньшим ширине плота. Каждые 10 мин брались пробы на присутствие микрофлоры, которые выращивались затем 24 ч при 37^oС. После обработки таким образом бассейна в течение часа изменение микрофлоры происходило следующим образом (см. таблицу). ТТТ1

Использование: для обеззараживания, стерилизации и дезодорации различных сред, в частности, с помощью озона. Сущность изобретения: устройство обеззараживания среды содержит каркас с закрепленным газопроводом для озоновоздушной смеси и винтолопастную мешалку на оси с приводом вращения. Устройство снабжено дополнительной винтолопастной мешалкой на оси, связанной через редуктор прямого вращения с приводом, обе оси полые и снабжены узлами соединения с сальниковыми уплотнениями с газопроводом, обе оси расположены друг от друга на расстоянии 2,7 - 3,0 радиуса мешалок и снабжены дополнительными винтолопастными мешалками, углы поворота лопастей которых противоположны углам поворота лопастей основных мешалок, расположенных на одноименных осях. В каждой лопасти основных и дополнительных мешалок выполнена полость, сообщающаяся с полостью соответствующей оси, а через отверстия, выполненные на концах и боковых поверхностях лопастей - с окружающей средой. 1 з. п. ф-лы, 2 ил., 1 табл. 1

1. Устройство для обеззараживания среды, содержащее каркас с закрепленными на нем газопроводом и винтолопастную мешалку на оси с приводом, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительной винтолопастной мешалкой на оси, связанной через редуктор прямого вращения с приводом, обе оси расположены друг от друга на расстоянии 2,7 3,0 радиуса мешалок, выполнены полыми и снабжены узлами соединения с сальниковыми уплотнениями с газопроводом, и дополнительными винтолопастными мешалками, углы поворота лопастей которых противоположны углам поворота лопастей основных мешалок, расположенных на одноименных осях, при этом в каждой лопасти основных и дополнительных мешалок выполнена полость, сообщающаяся с полостью соответствующей оси, а через отверстия, выполненные на концах и боковых поверхностях лопастей, с окружающей средой. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено резервуаром-реактором с горловиной, на котором закреплен каркас, выполненный в виде крышки с патрубком для выхода отработанной воздушной смеси, имеющим клапан регулируемого давления.