УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ И БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2005 года по МПК C02F1/32 C02F103/02 

Изобретение относится к области обработки промышленных и бытовых сточных вод путем ультрафиолетового облучения.

Известно устройство для стерилизации воды непогружными источниками ульрафиолетового излучения по ав. св. 988775, ³С 02 F 1/32. Устройство включает набор кварцевых водоводных трубок с внутренней волновой поверхностью для перемешивания потока воды и повышения качества стерилизации. Входы трубок подсоединены к системе водоснабжения, а выходы - к системе водопотребления. Над набором трубок, образующих горизонтальную поверхность облучения, установлена ульрафиолетовая ртутная лампа. Недостатки: малая производительность, так как открытая лампа имеет временные ограничения работы ввиду нагрева, ввиду излишней ионизации воздуха, ввиду снижения эффективности облучения из-за напыления, усиленного ионизацией окружающей среды.

Известна установка для обеззараживания воды по ав. св. 1798317, ⁵C 02 F 1/32. Установка содержит корпус с патрубками для подвода и отвода обрабатываемой воды, бактерицидную лампу в кварцевом чехле. Торцы лампы и чехла гидроизолированы от водонаполняемой части корпуса. Кварцевый чехол снабжен светопроницаемыми щетками для очистки и перемешивания воды, закрепленными спиралеобразно с возможностью вращения. Для усиления эффекта обеззараживания воды озон из чехла и от деаэратора на отводящем патрубке подводится к эжектору на подводящем патрубке. Недостатки: недостаточная производительность и эффективность обработки воды. Ограничения производительности связаны с небольшой пропускной способностью камеры. Светопроницаемые щетки снижают обеззараживающий эффект. Чистящий эффект щеток находится в противоречии с ульрафиолетовым облучением: для увеличения времени обработки скорость потока должна быть снижена, что приводит к уменьшению числа оборотов щетки. На поверхности кварцевого чехла осаждаются загрязнения в виде пленок веществ, и адгезия пленки сильнее усилия щетки.

Наиболее сходным с изобретением является устройство для стерилизации потока жидкости ультрафиолетовыми лучами по ав. св. 981238, ³С 02 F 1/32. Устройство содержит размещенные в корпусе сообщающиеся проточные параллельные цилиндрические камеры с источниками ульрафиолетового излучения и патрубок входа потока внизу, и патрубок выхода обработанной воды вверху устройства. В устройстве предусмотрены средства герметичного и электроизолированного закрепления ульрафиолетовых ламп в камере, а камеры - в корпусе (втулки, прокладки, крышки). Последнее усложняет устройство и снижает технологические показатели и надежность устройства. Проточные камеры не обеспечивают достаточную производительность обработки; а увеличение количества герметичных камер приводит к еще большему усложнению.

Техническая задача изобретения заключается в упрощении конструкции, создании возможности подбора производительности без существенных материальных затрат, повышении качества обработки и надежности устройства.

Для решения поставленной задачи заявляется устройство для обеззараживания промышленных и бытовых сточных вод в двух вариантах. Устройство содержит корпус для размещения обрабатываемой водной среды с подводящим внизу и отводящим вверху патрубками и совокупность цилиндрических источников ультрафиолетового излучения. В отличии от прототипа, источники ультрафиолетового излучения выполнены в виде U-образных ламп ультрафиолетового излучения, размещенных в закрытых цилиндрических кварцевых трубках. Трубки установлены вертикально и закреплены головной частью, имеющей токоподводы, следующим образом, в зависимости от вариантов.

По первому варианту кварцевые трубки закреплены головной частью в сквозных отверстиях верхней траверсы с радиальным зазором и с фиксированным вертикальным положением. Манжеты охватывают каждую трубку и установлены на нижней траверсе, имеющей привод. Подвижными являются обе траверсы. Они консольно установлены посредством верхней и нижней кареток на линейном подшипнике качения, вертикально установленном на колонне, принадлежащей корпусу устройства, что позволяет выполнять вертикальные возвратно-поступательные перемещения. Для периодической остановки верхней траверсы с трубками в верхнем положении и перемещения манжет с нижней траверсой вдоль трубок верхняя траверса жестко соединена с одним или более вертикальными упорами, ориентированными в плане на верхние грани подводимого лотка для сбора загрязнений.

По второму варианту кварцевые трубки закреплены головной частью в сквозных отверстиях траверсы с радиальным зазором и с фиксированным вертикальным положением. Подвижным элементом является траверса. Траверса снабжена приводом и консольно установлена посредством каретки на линейном подшипнике качения, вертикально установленном на колонне, принадлежащей корпусу устройства, что позволяет траверсе с трубками выполнять возвратно-поступательные перемещения посредством привода траверсы. Манжеты, охватывающие каждую трубку, установлены на каркасе, укрепленном на корпусе над уровнем заполнения обрабатываемой водной средой.

Оба варианта заявляемого изобретения выполняют сходные между собой операции:

- опускание в обрабатываемую водную среду кварцевых трубок с лампами ультрафиолетового излучения. При этом надежность в части электробезопасности создается расположением токоподводов в непогружаемой верхней части трубок;

- обеспечение периодического относительного перемещения (скольжения) трубок и манжет путем перемещения одного приводного элемента.

Варианты имеют также сходные конструктивные признаки.

Фиксированное вертикальное положение трубок, подвешенных в отверстиях, достигается гайкой и контргайкой. Шайба указана как неотъемлемый элемент резьбового соединения. Отверстия, в которых закрепляются трубки, в плане расположены в шахматном порядке.

В качестве приводов устройства используются гидроцилиндры гидроприводов.

Манжеты, охватывающие трубки и снимающие при скольжении загрязняющий слой с кварцевых трубок, выполнены из эластичного материала, например резины.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлена функциональная схема устройства по 1-ому варианту. На фиг.2 - то же, по 2-ому варианту. На фиг.3 показан узел крепления кварцевых трубок в отверстиях траверсы, их взаимодействие с манжетами и размещение U-образной лампы ультрафиолетового излучения в кварцевом чехле в виде трубки. На фиг.4 показано расположение на траверсах отверстий для установки кварцевых трубок.

Устройство для обеззараживания промышленных и бытовых сточных вод содержит корпус 1 для размещения обрабатываемой водной среды с подводящим 2 внизу и отводящим 3 вверху патрубками. На колонне 4, принадлежащей корпусу устройства, вертикально установлен линейный подшипник качения 5, на котором консольно закреплена траверса 6 (фиг.1) либо траверса 7 (фиг.2) посредством каретки 8.

В сквозных отверстиях верхней траверсы 6, 7 (фиг.1 и 2) вертикально установлены цилиндрические кварцевые трубки 9. Сквозные отверстия с подвешенными в них кварцевыми трубками расположены в шахматном порядке (фиг.4), с расстоянием между трубками 15-30 мм. На практике это расстояние определяется исходя из скорости потока и производительности обработки для целей надежного обеззараживания. В свою очередь, скорость потока обрабатываемой водной среды может составлять (1-100)10^-3 м/сек, в зависимости от количества и стойкости микрофлоры. Также принимается во внимание удобство монтажа и обслуживания устройства. Чтобы при вертикальном перемещении избежать заклинивания кварцевых трубок 9, они установлены в отверстиях с радиальным зазором, а в осевом вертикальном направлении посадка трубок зафиксирована, например так, как показано на фиг.3. Головная часть трубок укреплена с помощью шайбы 10, гайки 11 и контргайки 12.

Внутри цилиндрических кварцевых трубок 9 с одним открытым верхним концом, имеющим крышку 13, размещены U-образные лампы 14 ультрафиолетового излучения. Специальной гидроизоляции не требуется. Токоподводы (цоколь лампы) выполнены с верхнего непогружаемого конца трубок. Наружное исполнение токоподводов позволяет вывести их из зоны действия сильного окислителя, каким является озон, а также избежать перегрева токоподводов (в зависимости от выбора типа лампы). Такое изготовление и размещение ламп обеспечивают возможность существенного упрощения устройства и повышают его надежность, принимая во внимание одновременное и длительное использование десятков и сотен ламп в одном устройстве.

Манжеты 15 предназначены для очистки поверхности кварцевых трубок от тонкого слоя частиц, адгезия которых усиливается действием ионизирующего ультрафиолетового излучения. Пленка на кварцевых трубках существенно снижает обеззараживающий эффект ультрафиолетового излучения. Манжеты выполнены из эластичного материала, например из резины, и охватывают кварцевые трубки 9. Усилие прижатия манжет не должно быть меньше силы адгезии загрязняющей пленки, образующейся на поверхности кварцевых трубок. Выбор в качестве средств очистки эластичных манжет объясняется тем, что пленка должна быть, по возможности, полностью удалена, не повредив при этом кварцевые трубки в условиях небольших радиальных смещений. Для решения этой же задачи надежной, безопасной и эффективной очистки трубок манжеты устанавливают по типу «плавающей детали» (фиг.3), то есть посадка манжет выполнена с зазорами для свободного хода в вертикальном и горизонтальном направлениях.

Два варианта изобретения характеризуются выбором средств перемещения манжет 15 вдоль вертикальных кварцевых трубок 9.

В соответствии с первым вариантом (фиг.1) манжеты 15 установлены на нижней траверсе 16, которая консольно установлена посредством нижней каретки 17 в направляющих линейного подшипника качения 5. При перемещении нижней траверсы гидроцилиндром 18 вместе с ней перемещается верхняя траверса 6. Для сбора и удаления загрязнений, снимаемых с трубок манжетами, служит лоток 19, подводимый приводом 20, работа которого синхронизирована с работой гидроцилиндра 18. Верхняя траверса жестко скреплена с упорами 21, взаимодействующими с лотком 19.

В соответствии со вторым вариантом (фиг.2) манжеты 15 установлены на каркасе 22, укрепленном на корпусе 1 над уровнем заполнения обрабатываемой водной средой так, что при верхнем положении траверсы 7 кварцевые трубки 9 не выходят из сопряжения с манжетами 15. Приводом траверсы 7 является гидроцилиндр 23.

Устройство по первому варианту работает следующим образом.

Кварцевые трубки 9 опускаются в обрабатываемую водную среду. Для этого привод 18 перемещает вниз траверсу 16 с манжетами. Одновременно вниз перемещается беспрепятственно траверса 6 с трубками 9 и упорами 21. Лампы подключаются к системе электропитания и под воздействием ультрафиолетового излучения осуществляется обеззараживание потока водной среды. При обтекании трубок жидкостью и под воздействием ионизирующего ультрафиолетового излучения на поверхности трубок образуется тонкая пленка осадка. В среднем через 30-40 минут работы интенсивность ультрафиолетового излучения и соответственно бактерицидный эффект уменьшаются (на 70% и более). Для очистки ламп гидроцилиндр 18 поднимает в верхнее положение обе траверсы и под трубки подводится лоток 19. Далее гидроцилиндр вновь перемещает траверсу 16 вниз, а вместе с ней опускается траверса 6. Через 2-3 см прохода зазора между упорами 21 и лотком 19 верхняя траверса останавливается в верхнем положении, а траверса 16 перемещается в нижнее положение. При этом манжеты 15 снимают с трубок и сбрасывают в лоток загрязняющую пленку. Затем гидроцилиндр поднимает нижнюю траверсу 16, в верхней части подхватывает траверсу 6 и продолжает подъем на величину технологического зазора между упорами и лотком, и лоток 19 выводится из рабочей зоны устройства. Далее цикл повторяется.

По второму варианту привод 23 опускает траверсу 7 с кварцевыми трубками 9 в обрабатываемую водную среду. Процесс обеззараживания осуществляется аналогично. Для очистки кварцевых трубок траверса 7 поднимается в верхнее положение. При этом манжеты 15 снимают загрязняющую пленку и сбрасывают в обрабатываемую среду в корпусе 1. Второй вариант устройства конструктивно проще и имеет более экономичный, меньшей мощности привод. Такой вариант предпочтительнее при обработке среды, когда пленка снятого осадка не рассеивается вновь в водной среде и не препятствует дальнейшей ультрафиолетовой обработке. По окончании ультрафиолетового обеззараживания пленка снятого осадка удаляется из жидкости известными приемами, например фильтрованием.

Простота устройства заключается в следующем. Монтаж кварцевых трубок с лампами заключается в их подвеске в отверстиях траверсы. Подвод электропитания не требует специальных условий монтажа, например гидроизоляции или герметичности. Большой диапазон выбора количества трубок и их размера, что обеспечивает заданную производительность без существенных материальных затрат. Очевидна простота обслуживания. Есть возможность контроля интенсивности ультрафиолетового излучения и своевременной очистки кварцевых трубок. Важным качеством устройства в обоих вариантах является его компактное размещение в расчете на занимаемую площадь, так как динамика его подвижных элементов имеет вертикальную направленность. Также оба варианта устройства обладают свойством кассетности, блочности изготовления, например путем элементарного подбора трубок в зависимости от заданных производительности обработки и габаритов.

Заявляемое устройство может быть изготовлено с применением известных технических и технологических приемов, оборудования, материалов и комплектующих.

Изобретение относится к обработке промышленных и бытовых сточных вод путем ультрафиолетового облучения. Устройство содержит корпус для размещения обрабатываемой водной среды с подводящим внизу и отводящим вверху патрубками, источники ультрафиолетового излучения (УФИ), которые выполнены в виде U-образных ламп УФИ, размещенных в закрытых цилиндрических кварцевых трубках, которые установлены вертикально и закреплены головной частью, имеющей токоподводы, в сквозных отверстиях верхней траверсы или на каркасе, принадлежащем корпусу. На нижней приводной траверсе установлены эластичные манжеты, охватывающие каждую трубку. Обе траверсы установлены консольно на линейном подшипнике качения, установленном вертикально, а верхняя траверса снабжена средством периодической остановки в верхнем положении в виде упоров, ориентированных в плане на верхние грани подводимого лотка. Технический результат состоит в повышении надежности и упрощении устройства. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для обеззараживания промышленных и бытовых сточных вод, содержащее корпус для размещения обрабатываемой водной среды с подводящим внизу и отводящим вверху патрубками, совокупность цилиндрических источников ультрафиолетового излучения, отличающееся тем, что источники ультрафиолетового излучения выполнены в виде U-образных ламп ультрафиолетового излучения, размещенных в закрытых цилиндрических кварцевых трубках, которые установлены вертикально и закреплены головной частью, имеющей токоподводы, в сквозных отверстиях верхней траверсы с радиальным зазором и с фиксированным вертикальным положением, а на нижней траверсе, снабженной приводом, установлены манжеты, охватывающие каждую трубку, при этом обе траверсы установлены с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения, а верхняя траверса снабжена средством периодической остановки в верхнем положении.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что верхняя и нижняя траверсы укреплены консольно посредством верхней и нижней кареток на линейном подшипнике качения, вертикально установленном на колонне, принадлежащей корпусу устройства.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фиксированное вертикальное положение трубок в отверстиях траверсы обеспечивается посредством резьбового соединения, включающего шайбу, гайку и контргайку.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство периодической остановки верхней траверсы в верхнем положении выполнено в виде одного или более вертикальных упоров, жестко связанных с верхней траверсой и ориентированных в плане на верхние грани подводимого лотка для сбора загрязнений.5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что манжеты выполнены из эластичного материала.6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что приводы выполнены в виде гидроцилиндров гидропривода.7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сквозные отверстия верхней траверсы имеют многорядный шахматный порядок расположения.8. Устройство для обеззараживания промышленных и бытовых сточных вод, содержащее корпус для размещения обрабатываемой водной среды с подводящим внизу и отводящим вверху патрубками, совокупность цилиндрических источников ультрафиолетового излучения, отличающееся тем, что источники ультрафиолетового излучения выполнены в виде U-образных ламп ультрафиолетового излучения, размещенных в закрытых цилиндрических кварцевых трубках, которые установлены вертикально и закреплены головной частью, имеющей токоподводы, в сквозных отверстиях траверсы с радиальным зазором и с фиксированным вертикальным положением, при этом траверса снабжена приводом и установлена с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения, а на каркасе, принадлежащим корпусу и укрепленном над уровнем заполнения корпуса обрабатываемой водной средой, установлены манжеты, охватывающие каждую трубку.9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что траверса консольно укреплена посредством каретки на линейном подшипнике качения, вертикально установленном на колонне, принадлежащей корпусу устройства.10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что фиксированное вертикальное положение трубок в отверстиях траверсы обеспечивается посредством резьбового соединения, включающего шайбу, гайку и контргайку.11. Устройство по п.8, отличающееся тем, что манжеты выполнены из эластичного материала12. Устройство по п.8, отличающееся тем, что приводы выполнены в виде гидроцилиндров гидропривода.13. Устройство по п.8, отличающееся тем, что сквозные отверстия траверсы имеют многорядный шахматный порядок расположения.