Устройство для обезжелезивания воды озоном Российский патент 2021 года по МПК C02F1/64 C02F1/78 

Изобретение относится к системам очистки природных вод подземных и поверхностных источников, в частности к обезжелезиванию, деманганации, окислению органических веществ озоном.

Известно устройство для обеззараживания воды ультрафиолетом и озоном [1], содержащее корпус, в котором коаксиально размещена бактерицидная лампа в защитном кварцевом чехле с образованием кольцевых полостей, при этом корпус снабжен патрубком подвода исходной воды, на входе в который установлен эжектор, и патрубком отвода обработанной воды, причем полость кварцевого чехла соединена патрубком с источником подачи воздуха и трубопроводом рециркуляции озоно-воздушной смеси, снабженным регулятором ее расхода, - с пассивной полостью эжектора, отличающееся тем, что оно снабжено последовательно соединенными рассекателем потока с сетчатой перегородкой и фильтром, установленными на выходе из эжектора.

В рассекателе потока, обеспечивающим в заявленном устройстве барботирование озоно-воздушной смеси в воду, диаметр ячеек сетчатой перегородки выбран в диапазоне 40…б0 мкм с учетом величины давления потока исходной воды.

Недостатком устройства является диаметр ячеек сетчатой перегородки, составляющий 40-60 мкм, что приведет к быстрому зарастанию перегородки рассекателя потока и соответственно снижению пропускной способности установки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является устройство для обеззараживания воды ультрафиолетом и озоном [2], содержащее корпус камеры обеззараживания, в котором коаксиально расположена бактерицидная лампа в защитном кварцевом чехле, с патрубками подвода исходной воды, отвода обработанной воды потребителю. Полость кварцевого чехла с одной стороны сообщается с атмосферой, а с другой стороны с трубопроводом рециркуляции озоно-воздушной смеси, поступающей в пассивную полость эжектора. На входе патрубка исходной воды за эжектором в трубопроводе последовательно установлены источник ультразвука и фильтр. Обрабатываемая вода смешивается с озоно-воздушной смесью в эжекторе и поступает затем в источник ультразвука, в котором за счет кавитации происходит полное растворение озона, способствующее окислению двухвалентного железа до трехвалентного и далее через фильтр, в котором осуществляется осаждение примесей, поступает в камеру устройства, где подвергается действию ультрафиолетового излучения. Обеззараженная и очищенная вода из корпуса устройства через выходной патрубок подается потребителю.

Недостатком устройства прототипа является то, что в обработанной воде может оставаться активный озон, который является сильным окислителем и вреден для человека и окружающей среды.

Указанный недостаток устраняется тем, что устройство для обезжелезивания воды озоном, содержащее ультрафиолетовую лампу в корпусе, снабженном патрубками для подвода воздуха и отвода озоно-воздушной смеси, подаваемой в пассивную полость эжектора, на вход которого под давлением подается вода, песчано-гравийный фильтр, отличающееся тем, что на патрубке для подвода воздуха в корпус ультрафиолетовой лампы установлен первый вентиль, а выход эжектора соединен с рассекателем, размещенным в верхней части смесительной камеры, на крышке которой установлен воздушный клапан с патрубком, опускающимся до уровня воды в смесительной камере, и соединенный через корпус второй ультрафиолетовой лампы с дренажем, а нижняя часть смесительной камеры трубкой соединена с входом расположенного на песчано-гравийном фильтре обезжелезивания регулятора режима работы фильтра, выход которого соединен с потребителями через корпус третьей ультрафиолетовой лампы и второй вентиль, при этом регулятор режима имеет три патрубка, один из которых опущен в верхнюю часть фильтра над песчано-гравийной засыпкой, второй опущен в нижнюю часть под песчано-гравийную засыпку, а третий патрубок связывает регулятор режима работы фильтра с дренажем.

На фиг. 1 представлена схема устройства, содержащего первую ультрафиолетовую лампу 1 ограниченного спектра излучения с длиной волны 185 нм, помещенную в корпус 2. На патрубке 3 для подвода воздуха в корпус 2 первой ультрафиолетовой лампы установлен вентиль 4, а патрубок для отвода озоно-воздушной смеси 5 соединен с пассивной полостью эжектора 6. На вход эжектора 6 подается вода по трубе 7 под давлением, а выход эжектора 6 трубкой 8 соединен с рассекателем 9, размещенном в верхней части 10 смесительной камеры 16. На крышке смесительной камеры 16 установлен воздушный клапан 11 с патрубком 12, опускающимся до уровня воды в смесительной камере 16. Воздушный клапан 11 через трубку 13 и корпус 14 второй ультрафиолетовой лампы 15 соединен с дренажом. Нижняя часть смесительной камеры 16 трубкой 17 соединена с входом 18 регулятора режима работы фильтра обезжелезивания 19, размещенном на песчано-гравийном фильтре 20, в который засыпана фильтрующая песчано-гравийная смесь 21. Регулятор режима работы 19 фильтра 20 имеет три патрубка, один из которых 22 опущен в верхнюю часть, а второй 23 в нижнюю часть песчано-гравийного фильтра 20, а третий патрубок 24 соединяет регулятор режима работы фильтра с дренажом. Выход 25 регулятора режима работы 19 трубкой 26 соединен через корпус 27 третьей ультрафиолетовой лампы 28 и вентиль 29 трубкой 30 с потребителями.

Устройство работает следующим образом. Ультрафиолетовая лампа 1 излучает длину волны 185 нм в корпусе 2. Ультрафиолетовая лампа 1 имеет ограниченный спектр длины волны, что приводит к образованию озона. Кислород воздуха, поступающего через вентиль 4 по патрубку 3 в корпус 2 под воздействием излучения лампы 1 частично превращается в озон.

Вентилем 3 регулируется количество подаваемого воздуха и следовательно количество озоно-воздушной смеси. Через патрубок 5 получившаяся в корпусе 2 озоно-воздушная смесь поступает пассивную полость эжектор 6. На вход эжектора 6 подается вода по трубе 7 под давлением. За счет изменения скорости движения воды в эжекторе 6 в струе жидкости образуется разряжение и озоно-воздушная смесь засасывается в воду. Смесь воды и озоно-воздушных включений через трубку 8 подается на рассекатель 9, установленный в верхней части 10 смесительной камеры 16 Рассекатель 9 разделяет смесь воды и озоно-воздушных включений на мелкие струйки, что позволяет улучшить контакт озона с обрабатываемой водой, происходит окисление органических соединений, растворенного железа и марганца. В верхней части 10 смесительной камеры 16 сосредотачиваются озоно-воздущная смесь, через которую вода падает в нижнюю часть смесительной камеры 16. Озон окисляет соединения железа, марганца и органических веществ, которые выпадают в осадок в виде гидроокиси. Смесь воды с окислами по трубке 17 из нижней части смесительной камеры 16 поступает на вход 18 регулятора режима работы 19 песчано-гравийного фильтра 20. Регулятор режима работы фильтра 19 закрывает патрубок 24 и подает через патрубок 22 воду в верхнюю часть песчано-гравийного фильтра 20. Окисленные соединения остаются на поверхности фильтрующей загрузки 21, а вода из нижней части песчано-гравийного фильтра 20 по патрубку 23 через регулятор режима работы 19 и выход 25 поступает в корпус 27 ультрафиолетовой лампы 28. Ультрафиолетовая лампа 28 излучает длину волны 254 нм. Эта лампа является деструктором остаточного озона, не вступившего в химические реакции с растворенными соединениями в обрабатываемой воде. Механизм удаления озона - это диссоциация, которая возникает, когда лампа излучает ультрафиолетовую энергию с длиной волны 254 нм. Такая энергия «разрывает» одну из кислородных связей в молекуле озона. В результате этой реакции каждая молекула озона превращается в один атом кислорода и одну молекулу кислорода.

Свободные атомы кислорода соединяются друг с другом, образуя молекулы кислорода О₂. Таким образом решается проблема исключения остаточного озона в обработанной воде. Вода без озона через регулировочный вентиль 29 по трубе 30 подается потребителям.

Через определенные промежутки времени регулятор режима работы 19 фильтра перекрывает выход 25 и подает воду с озоно-воздушной смесью в патрубок 23. Вода проходит в обратном направлении через фильтрующую песчано-гравийную смесь 21 и взвешенные окислы железа с водой и озоно-воздушной смесью через патрубок 22 и открытый патрубок 24 сбрасываются в дренаж. Затем регулятор режима работы закрывает паторубок 24 и открывает выход 25. Таким образом осуществляется помывка песчано-гравийного фильтра.

Заявляемое техническое решение не известно в Российской Федерации и за рубежом и отвечает требованиям "Новизна".

Техническое решение может быть реализовано промышленным способом в условиях серийного производства с использованием известных технических средств, технологий и материалов и отвечает требованиям критерия "Промышленная применимость".

Список использованных источников

1. Полезная модель 47 347 U1 Устройство для обеззараживания воды ультрафиолетом и озоном, МПК C02F 1/32.

2. Полезная модель №55 354, Устройство для обеззараживания воды ультрафиолетом и озоном, МПК C02F 1/32.

Изобретение относится к системам очистки природных вод подземных и поверхностных источников, в частности к обезжелезиванию, деманганации, окислению органических веществ озоном. Устройство для обезжелезивания воды озоном содержит ультрафиолетовую лампу в корпусе, снабженном патрубками для подвода воздуха и отвода озоно-воздушной смеси, подаваемой в пассивную полость эжектора, на вход которого под давлением подается вода, песчано-гравийный фильтр. На патрубке для подвода воздуха в корпус ультрафиолетовой лампы установлен первый вентиль, а выход эжектора соединен с рассекателем, размещенным в верхней части смесительной камеры, на крышке которой установлен воздушный клапан с патрубком, опускающимся до уровня воды в смесительной камере, соединенный через корпус второй ультрафиолетовой лампы с дренажем. Нижняя часть смесительной камеры трубкой соединена с входом расположенного на песчано-гравийном фильтре обезжелезивания регулятора режима работы фильтра, выход которого соединен с потребителями через корпус третьей ультрафиолетовой лампы и второй вентиль. Регулятор режима имеет три патрубка, один из которых опущен в верхнюю часть фильтра над песчано-гравийной засыпкой, второй опущен в нижнюю часть под песчано-гравийную засыпку, а третий патрубок связывает регулятор режима работы фильтра с дренажем. Технический результат: обеспечение очистки воды с исключением остаточного озона в обработанной воде. 1 ил.

Устройство для обезжелезивания воды озоном, содержащее ультрафиолетовую лампу в корпусе, снабженном патрубками для подвода воздуха и отвода озоно-воздушной смеси, подаваемой в пассивную полость эжектора, на вход которого под давлением подается вода, песчано-гравийный фильтр, отличающееся тем, что на патрубке для подвода воздуха в корпус ультрафиолетовой лампы установлен первый вентиль, а выход эжектора соединен с рассекателем, размещенным в верхней части смесительной камеры, на крышке которой установлен воздушный клапан с патрубком, опускающимся до уровня воды в смесительной камере, соединенный через корпус второй ультрафиолетовой лампы с дренажем, а нижняя часть смесительной камеры трубкой соединена с входом расположенного на песчано-гравийном фильтре обезжелезивания регулятора режима работы фильтра, выход которого соединен с потребителями через корпус третьей ультрафиолетовой лампы и второй вентиль, при этом регулятор режима имеет три патрубка, один из которых опущен в верхнюю часть фильтра над песчано-гравийной засыпкой, второй опущен в нижнюю часть под песчано-гравийную засыпку, а третий патрубок связывает регулятор режима работы фильтра с дренажем.