УСТАНОВКА ОЗОНИРОВАНИЯ ВОДЫ Российский патент 2003 года по МПК C02F1/78 

Изобретение относится к устройствам для озонирования воды и может быть применено в установках очистки и дезинфекции воды, промстоков и других жидких веществ.

Известна установка озонирования воды, содержащая озонатор, блок осушки рабочего газа в виде сосуда для промывки газа типа склянки Дрекселя, заполненного гигроскопичной жидкостью, эжектор, контактную камеру, дегазатор, газовая полость которого через блок осушки, озонатор и регулировочный вентиль соединена с приемной камерой эжектора. В ней рабочий газ циркулирует по контору: эжектор, дегазатор, блок осушки, озонатор, регулировочный вентиль (патент 2091328 от 27.09.97 г., МКИ С 02 F 1/78, прототип).

Недостатком известной установки является сравнительно быстрое насыщение гигроскопической жидкости водой, вследствие чего необходимо либо иметь значительный объем гигроскопической жидкости или малый период времени между проведением ее регенерации, а также снижение концентрации кислорода в циркуляционном газе в связи с превращением его в озон.

Кроме того, в схеме установки заложено противоречивое свойство, заключающееся в том, что расход циркулирующего газа с точки зрения использования остаточного озона в газовой подушке дегазатора должен быть возможно максимальным, а с точки зрения повышения ресурса осушителя - минимальным.

Задачей изобретения является устранение перечисленных недостатков известной установки и улучшение эксплутационных характеристик.

Поставленная задача достигается тем, что установка озонирования воды, содержащая озонатор с устройством электропитания, блок осушки рабочего газа в виде сосуда для промывки газа, заполненного гигроскопичной жидкостью, регулировочный вентиль, эжектор и дегазатор, газовая полость которого через блок осушки и озонатор соединена с приемной камерой эжектора, согласно изобретению, установка оснащена байпасным трубопроводом, соединяющим газовую полость дегазатора с приемной камерой эжектора, на котором установлен регулировочный вентиль.

Для повышения ресурса блока осушки рабочего газа установка оснащена дополнительным (дублирующим) блоком осушки, включающим теплообменник с полостями прямого и обратного потоков и холодильную камеру с холодильным элементом, вход которой через полость прямого потока теплообменника соединен с газовой полостью дегазатора, а выход через полость обратного потока теплообменника соединен с входом блока осушки.

Для упрощения конструкции и компенсации кислорода, расходуемого на образование озона в рабочем газе, циркулирующем в газовом тракте, холодильный элемент выполнен в виде испарителя, вход которого соединен с источником жидкого кислорода, а выход - с холодильной камерой.

Оснащение установки байпасной линией с регулировочным вентилем между газовой подушкой дегазатора и приемной камерой эжектора позволит эффективнее использовать непрореагировавший с обрабатываемой водой озон за счет повторного цикла его использования, снижая тем самым потребное количество вновь вырабатываемого озона, а оснащение ее дополнительным (дублирующим) блоком осушки в виде теплообменника и холодильной камеры с холодильным элементом позволяет значительно уменьшить количество воды, попадающей в основной блок осушки, при этом, в случае использования в качестве холодильного элемента испарителя жидкого кислорода, одновременно с осушкой газа компенсировать потери кислорода в газовом тракте на образование реагирующего с загрязнителями воды озона. Все это позволит улучшить эксплуатационные характеристики установок озонирования воды и снизить энергозатраты.

Схема предлагаемой установки озонирования воды приведена на чертеже, где:
1 - эжектор;
2 - дегазатор;
3 - теплообменник;
4 - холодильная камера;
5 - холодильный элемент;
6 - испаритель;
7 - блок осушки;
8 - озонатор;
9 - газоанализатор;
10 - указатель расхода газа;
11 - трубопровод слива конденсата с гидрозатвором;
12 - байпасный трубопровод;
13 - регулировочный вентиль;
А - полость прямого потока теплообменника;
Б - полость холодильной камеры;
В - полость обратного потока теплообменника.

На трубопроводе подачи воды на озонирование установлены эжектор 1, дегазатор 2. Газовая полость дегазатора соединена трубопроводом с полостью А прямого потока теплообменника 3, выход из которой через полость Б холодильной камеры 4 с холодильным элементом 5, включающим испаритель 6, соединен с полостью В обратного потока теплообменника, которая через блок осушки 7 и озонатор 8 соединена с приемной камерой эжектора 1. На газовой линии установлен газоанализатор 9 и указатель расхода газа 10. Полость прямого потока теплообменника А оснащена трубопроводом 11 слива конденсата с гидрозатвором. Дополнительно газовая полость дегазатора соединена с приемной камерой эжектора байпасным трубопроводом 12 с регулировочным вентилем 13.

При подаче воды, в приемной камере эжектора 1 устанавливается давление ниже атмосферного. За счет разности давлений в дегазаторе 2 и приемной камере эжектора 1 газ из дегазатора поступает в полость А прямого потока теплообменника 3, где происходит его предварительное охлаждение и конденсация влаги. Затем газ поступает в полость Б холодильной камеры 4, где дополнительно охлаждается за счет теплообмена с холодильным элементом 5, после чего газ проходит через полость В обратного потока теплообменника, нагреваясь в ней за счет теплообмена с поступающим в полость А газом, и через блок осушки 7 подается в озонатор 8.

В озонаторе из кислорода, содержащегося в рабочем газе, под воздействием электрического разряда образуется озон, концентрация которого определяется газоанализатором 9, после чего рабочий газ поступает в приемную камеру эжектора 1, где смешивается с обрабатываемой водой. В дегазаторе 2 из воды выделяется рабочий газ, включающий и непрореагировавший озон, который направляется на следующий цикл осушки, озонирования и контактирования с водой. Контроль расхода рабочего газа производится по указателю расхода газа 10. Образующийся в полостях А и Б теплообменников конденсат воды отводится через сливной трубопровод с гидрозатвором 11.

Регулирование расхода газа через озонатор осуществляется изменением расхода газа по байпасному трубопроводу 12 вентилем 13. При этом увеличение расхода газа по байпасной линии приводит к снижению расхода газа через озонатор и наоборот.

В случае применения в качестве хладоносителя жидкого кислорода, он подается в испаритель 6, где газифицируется и затем поступает в холодильную камеру, охлаждая рабочий газ и компенсируя выработку кислорода в газовом тракте.

Термодинамически процесс осушки циркуляционного газа происходит следующим образом. Например, при обработке воды плавательного бассейна, температура которой ~28^oС, газ в дегазаторе содержит ~28 г/м³ воды. При охлаждении этого газа в полости прямого потока теплообменника до ~2^oС в нем остается ~5 г/м³ воды. Остальная вода конденсируется и отводится по сливному трубопроводу с гидрозатвором 11. Дальнейшее охлаждение газа, необходимое для создания температурного напора между прямым и обратным потоками теплообменника, осуществляется в холодильной камере за счет теплообмена с внешним хладоносителем, например, жидким кислородом. Для создания температурного напора в 10^oС необходимо испарить ~5% кислорода от веса охлаждаемого газа, при этом, на такую же величину повышается концентрация кислорода в циркулирующем через озонатор газе. При охлаждении газа в холодильной камере на 10^oС влагосодержание в нем уменьшается до 2 г/м³. При этом, от 2,6 до 3,3 г/м³ воды кристаллизуется на рабочей поверхности холодильного элемента. Для приемлемой работы озонатора необходимо иметь влагосодержание рабочего газа 0,03 г/м³, т. е. основной блок осушки должен поглотить ~2 г/м³ воды, что примерно в 14 раз меньше, чем в установках, не оснащенных устройством предосушки. Кристаллизующуюся в холодильной камере воду необходимо периодически удалять путем размораживания. В случае, если выбирается режим работы теплообменников, при котором рабочий газ в холодильной камере охлаждается до температуры ниже минус 30^oС, основной блок осушки 7, выполненный в виде сосуда для промывки газа, заполненного гигроскопичной жидкостью, может быть исключен из состава установки. Циркулирующий по байпасной линии газ, содержащий остаточный озон, осушке не подлежит, что позволяет максимально в пределах располагаемого перепада давлений увеличить дозу повторно используемого озона, уменьшая тем самым дозу вновь вырабатываемого озона.

Применение предложенной установки озонирования воды по сравнению с известными позволяет улучшить их эксплуатационные характеристики за счет увеличения межрегламентного срока работы системы осушки, стабилизации концентрации кислорода в озонируемом газе, повышения коэффициента повторного использования озона.

Установка используется для озонирования, очистки и дезинфекции воды. Установка включает озонатор с устройством электропитания, блок осушки рабочего газа в виде сосуда для промывки газа, заполненного гигроскопической жидкостью, регулировочный вентиль, эжектор и дегазатор, газовая полость которого через блок осушки и озонатор соединена с приемной камерой эжектора. Кроме того, она оснащена байпасным трубопроводом, соединяющим газовую полость дегазатора с приемной камерой эжектора, на котором установлен регулировочный вентиль. Данное устройство отличается улучшенными эксплуатационными характеристиками. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка озонирования воды, включающая озонатор с устройством электропитания, блок осушки рабочего газа в виде сосуда для промывки газа, заполненного гигроскопической жидкостью, регулировочный вентиль, эжектор и дегазатор, газовая полость которого через блок осушки и озонатор соединена с приемной камерой эжектора, отличающаяся тем, что она оснащена байпасным трубопроводом, соединяющим газовую полость дегазатора с приемной камерой эжектора, на котором установлен регулировочный вентиль. 2. Установка озонирования воды по п. 1, отличающаяся тем, что она оснащена дополнительным блоком осушки, включающим теплообменник и холодильную камеру с холодильным элементом, при этом вход холодильной камеры через полость прямого потока теплообменника соединен с газовой подушкой дегазатора, а выход ее через полость обратного потока теплообменника соединен с входом основного блока осушки. 3. Установка озонирования воды по п. 2, отличающаяся тем, что в ней холодильный элемент выполнен в виде испарителя, вход которого соединен с источником жидкого кислорода, а выход - с холодильной камерой.