УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЖИДКОСТЕЙ УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ Российский патент 2001 года по МПК C02F1/32 C02F103/34 

Изобретение относится к области дезинфекции и обеззараживания жидкостей (в том числе с большим количеством взвешенных веществ) с помощью ультрафиолетового излучения бактерицидного диапазона и может быть использовано в закрытых многоламповых системах погружного типа продольного обтекания.

В настоящее время при разработке многоламповых устройств для обработки ультрафиолетовым излучением жидкостей разной степени загрязненности с расходами, обеспечиваемыми количеством ламп от 16 до 100, возникает ряд проблем, связанных с конструктивными особенностями таких систем. В известных многоламповых системах в основном используется поперечное относительно направления потока расположение ламп. Однако таким устройствам свойственны большие потери напора и высокие рабочие давления. Эти проблемы частично устраняются при продольном расположении ультрафиолетовых ламп, однако при этом характерно образование застойных зон, которые приводят к сокращению полезного объема камеры облучения и, как следствие, снижению набираемой дозы облучения, в результате чего снижается эффективность обеззараживания. Кроме того, при продольном обтекании для больших расходов жидкости, становится затруднительным поддерживать высокую скорость течения, необходимую для предотвращения оседания взвешенных, без уменьшения живого сечения корпуса устройства.

Вследствие указанных причин основной технической задачей, возникающей при разработке многоламповых установок с продольным обтеканием, является выбор оптимальной геометрии устройства, которая позволяла бы компактно разместить большое количество ламп и обеспечить требуемую величину дозы облучения для любого типа воды, а также задать скорость прохождения потока не ниже определенного значения для предотвращения оседания взвешенных веществ и снижения эффективности обеззараживания, без увеличения габаритов устройства. Кроме того, при обработке жидкостей с высоким содержанием взвешенных веществ, возникает необходимость легкоосуществимой очистки устройства от осадка.

Известна установка для очистки воды (DE 4225631, В 01 J 19/12), в которой увеличение скорости потока достигается за счет создания многокорпусного модуля, через который последовательно проходит вода. Однако при такой конструкции значительно возрастают потери напора, а также затруднена очистка установки, для которой требуются специальные приспособления.

Известно также устройство для дезинфекции воды ультрафиолетовым излучением (проспект фирмы TPIOGEN, модель LP 10086), состоящее из цилиндрического корпуса, внутри которого размещены поперечные перегородки в форме усеченных дисков с отверстиями. Ультрафиолетовые лампы расположены внутри корпуса параллельно его образующим по окружности и установлены в отверстиях перегородок и оснований. Наличие указанных перегородок позволяет повысить скорость и создает турбулентный режим протекания потока, однако размещение внутри корпуса множества дополнительных элементов и поперечная схема обтекания ламп приводит к высоким потерям напора и оседанию взвешенных веществ в корпусе установки.

Известна установка для очистки воды (патент US 4767932, 1988 г.), выбранная за прототип изобретения, содержащая цилиндрический корпус, закрытый с одного из торцов, и соединенные с ним входной и выходной патрубки, причем входной патрубок размещен на основании корпуса, а выходной патрубок - на его цилиндрической поверхности. Ультрафиолетовые лампы в защитных чехлах установлены в корпусе параллельно его образующим и закреплены одним концом в отверстиях крышки, а другим - в специальных решетках, размещенных внутри корпуса. В указанной конструкции за счет соответствующего расположением патрубков и закручивания потока достигается увеличение дозы облучения. Однако геометрия известного устройства не позволяет использовать его для больших расходов или сильно загрязненных жидкостей, так как необходимое для этого увеличение числа ламп повлечет за собой увеличение диаметров патрубков, образование застойных зон, и увеличения габаритов всей установки. Кроме того, большое сечение патрубков снижает скорость протекания потока и способствует оседанию взвешенных.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство для обработки жидкостей ультрафиолетовым излучением содержит цилиндрический корпус, одно из оснований которого закрыто крышкой, имеющий входное и выходное отверстия и соединенные с ними входной и выходной патрубки, ультрафиолетовые лампы, помещенные в защитные чехлы из материала, прозрачного для ультрафиолетового излучения и установленные в корпусе параллельно его образующей.

Согласно изобретению внутри корпуса соосно ему установлен полый цилиндр, таким образом, что одно из его оснований герметически соединено с основанием корпуса, на котором расположено выходное отверстие, а между другим его основанием и закрытым крышкой основанием корпуса имеется зазор, достаточный для пропускания расчетного количества воды, в полости цилиндра параллельно его образующей дополнительно установлены ультрафиолетовые лампы, а ультрафиолетовые лампы в цилиндрическом корпусе, размещены в кольцевом зазоре между ним и полым цилиндром по концентрическим окружностям с центром, лежащим на оси цилиндра, причем входной патрубок расположен тангенциально к цилиндрической поверхности корпуса. Кроме того, крышка основания цилиндрического корпуса выполнена съемной.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения состоит в повышении дозы ультрафиолетового облучения, расширении возможности применения устройства для сильно загрязненных сред, снижении его габаритных размеров, предотвращении оседания взвешенных, а также упрощении очистки.

Указанный технический результат достигается за счет совокупности отличительных признаков изобретения, касающихся взаимного расположения элементов конструкции и формы их выполнения, которая определяет оптимальную организацию потока обрабатываемой жидкости:
- наличие внутри корпуса внутреннего цилиндра совместно с тангенциальным расположением входного патрубка создают вращательное и оборотное прохождение потока, уменьшают площадь сечения, через которое проходит поток, что позволяет увеличить скорость его протекания не изменяя время пребывания в зоне облучения,
- расположение ламп определенным образом в полости внутреннего цилиндра и вне его позволяет при сохранении высокой скорости прохождения потоком ламповой зоны обеспечить требуемую дозу облучения, или, при необходимости, увеличить ее, при тех же габаритных размерах устройства, что дает возможность обрабатывать более загрязненные среды,
- выполнение крышки основания съемной обеспечивает доступ внутрь корпуса и позволяет очистить установку от осадка взвешенных.

Таким образом, конструкция предложенного устройства является более компактной, эффективной и наименее подверженной оседанию взвешенных веществ по сравнению с конструкциями по предшествующему уровню техники.

Изобретение поясняется чертежом. Устройство включает в себя цилиндрический корпус 1, одно из оснований которого закрыто крышкой 2, на цилиндрической поверхности которого выполнено входное отверстие, с которыми соединен входной патрубок 3, тангенциально расположенный к цилиндрической поверхности корпуса. Выходное отверстие, к которому подведен выходной патрубок 4, расположено на основании корпуса. Внутри корпуса соосно ему установлен полый цилиндр 5. Между закрытым крышкой основанием корпуса и основанием внутреннего цилиндра имеется постоянный зазор 6, достаточный для пропускания расчетного количества обрабатываемой воды. Другое основание внутреннего цилиндра герметически соединено с тем основанием корпуса, на котором находится выходное отверстие. Ультрафиолетовые лампы 7, заключенные в защитные чехлы 8, выполненные из прозрачного для ультрафиолетового излучения материала, установлены в кольцевом зазоре между стенками корпуса и внутренним цилиндром параллельно их образующим по концентрическим окружностям вокруг центра, лежащего на оси цилиндра, а также дополнительно и в полости внутреннего цилиндра параллельно его образующим. Лампы имеют электрические контакты 9 для соединения с блоками питания, управления и сигнализации и снабжены средствами 10 для предотвращения попадания воды на контакты, в качестве которых служат уплотнительные прокладки и поджимные гайки.

Устройство работает следующим образом.

В цилиндрический корпус 1 через входной патрубок 3, расположенный тангенциально к цилиндрической поверхности корпуса, в кольцевой зазор между корпусом и внутреннем цилиндром 5, подают поток обеззараживаемой жидкости, получающий при поступлении вращательное движение, где она подвергается облучению установленных в нем ультрафиолетовых ламп 7. Затем жидкость через зазор 6 между основаниями корпуса и внутреннего цилиндра поступает в его полость, где дополнительно облучается установленными в ней ультрафиолетовыми лампами. Обработанная жидкость выводится из установки через выходное отверстие, которое расположено на основании корпуса и с которым герметически соединен внутренний цилиндр. К выходному отверстию с внешней стороны корпуса подведен выходной патрубок 4. Противоположное основание корпуса закрыто съемной крышкой 2, что позволяет легко очистить корпус установки от осадка взвешенных.

Предложенное устройство реализуется следующим образом.

Обеззараживанию подвергается сточная вода с коэффициентом пропускания τ от 0,3 до 1,0 для λ = 253,7 нм и с содержанием взвешенных веществ 50 мг/л. Корпус установки изготовлен из нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Поток поступает через тангенциально расположенный входной патрубок диаметром 200 мм, и далее, вращаясь, проходит в кольцевой зазор между корпусом диаметром 510 мм и внутренним цилиндром диаметром 240 мм, где по концентрической окружности с центром, лежащим на оси цилиндра, установлены 18 бактерицидных ртутных ламп низкого давления типа ДБ-75. Одним концом лампы закреплены в предназначенных для этого отверстиях, выполненных в крышке основания корпуса, а другим - в проволочном держателе, находящимся внутри корпуса. В полости внутреннего цилиндра параллельно его образующим также установлены 15 УФ ламп, например, по 2-м концентрическим окружностям с центром, лежащим на оси цилиндра. Во внешнем круге расположено 10, а во внутреннем 5 ультрафиолетовых ламп. Лампы имеют электрические контакты для соединения с блоками питания, управления и сигнализации и снабжены средствами для предотвращения попадания воды на контакты, в качестве которых служат уплотнительные прокладки и поджимные гайки. Внутренний цилиндр закреплен на основании корпуса, например, посредством шпилек, таким образом, что между ним и основанием корпуса имеется постоянный зазор, достаточный для пропускания расчетного количества воды шириной 100 мм. Другое основание внутреннего цилиндра герметически соединено посредством сварки с тем основанием корпуса, на котором расположено выходное отверстие. Противоположное основание цилиндрического корпуса закрыто съемной крышкой, в которой выполнены отверстия для крепления ламп, и зафиксированной на корпусе при помощи крепежа. При загрязнении установки лампы извлекают из корпуса, крышку снимают и промывают установку напорной струей из шлангов.

Изобретение относится к области дезинфекции и обеззараживания жидкостей (в том числе с большим количеством взвешенных веществ) с помощью ультрафиолетового излучения бактерицидного диапазона и может быть использовано в закрытых многоламповых системах погружного типа продольного обтекания. Устройство содержит цилиндрический корпус, одно из оснований которого закрыто крышкой. Внутри корпуса соосно установлен полый цилиндр, одно из его оснований герметически соединено с основанием корпуса, на котором расположено выходное отверстие, а между другим его основанием и закрытым крышкой основанием корпуса имеется зазор. Ультрафиолетовые лампы в защитных чехлах установлены в корпусе в кольцевом зазоре между ним и полым цилиндром по концентрическим окружностям, а также в полости цилиндра параллельно его образующей. Входной патрубок расположен тангенциально к цилиндрической поверхности корпуса. Для облегчения очистки устройства от осадка взвешенных веществ основания цилиндрического корпуса выполнена съемной. Технический результат состоит в расширении возможностей применения устройства для сильно заряженных сред. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для обработки жидкостей ультрафиолетовым излучением, содержащее закрытый цилиндрический корпус, одно из оснований которого закрыто крышкой, имеющий входное и выходное отверстия и соединенные с ними входной и выходной патрубки, ультрафиолетовые лампы, помещенные в защитные чехлы из материала, прозрачного ультрафиолетового излучения, и установленные в корпусе параллельно его образующей, отличающееся тем, что внутри корпуса соосно ему установлен полый цилиндр, таким образом, что одно из его оснований герметически соединено с основанием корпуса, на котором расположено выходное отверстие, а между другим его основанием и крышкой корпуса имеется зазор, достаточный для пропускания расчетного количества воды, ультрафиолетовые лампы установлены в том числе и в полости цилиндра, а ультрафиолетовые лампы вне его расположены по концентрическим окружностям с центром, лежащим на оси цилиндра, причем входной патрубок расположен тангенциально к цилиндрической поверхности корпуса. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что крышка основания цилиндрического корпуса выполнена съемной.