Устройство для обезжелезивания воды озоновоздушной смесью 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 [1] для обезжелезивания воды озоном, которое содержит ультрафиолетовую лампу в корпусе, снабженном патрубком с первым вентилем для подвода воздуха и патрубком отвода озоновоздушной смеси, подаваемой в пассивную полость эжектора, на вход которого под давлением подается вода, а выход эжектора соединен с рассекателем в верхней части смесительной камеры, на крышке которой установлен с патрубком, опускающимся до уровня воды в смесительной камере, воздушный клапан, 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 дренажом.

Недостатком устройства прототипа является то, что массоперенос озона в обрабатываемую воду является недостаточным и часть озона, получаемая от ультрафиолетовой лампы, снабженной патрубками для подвода воздуха и отвода озоновоздушной смеси удаляется через воздушный клапан и не участвует в процессах окисления железа, марганца, органических веществ.

Наиболее близким по технической сущности к предполагаемому техническому решению является устройство для обеззараживания воды ультрафиолетом и озоном [2], содержащее корпус, в котором коаксиально размещена бактерицидная лампа в защитном кварцевом чехле, при этом корпус реактора снабжен патрубком подвода исходной воды, на входе которой установлен эжектор, и патрубком отвода обработанной воды, причем в месте размещения источника излучения с входной стороны полость между ним и внутренней поверхностью кварцевого чехла соединена с окружающим воздухом, а с выходной стороны соединена с всасывающей частью эжектора.

Недостатком устройства аналога является работа на прозрачной воде без растворенных соединений железа, способных окисляться и выпасть в осадок под воздействием озона. От осадка обрабатываемая вода станет непрозрачной и будет поглощать жесткое обеззараживающее излучение.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением направлено на улучшение процесса массопереноса озона в обрабатываемую воду и улучшению процесса окисления растворенного железа, марганца и органических веществ.

Указанный недостаток устраняется тем, что устройство для обезжелезивания воды озоновоздушной смесью, содержащее ультрафиолетовую лампу в корпусе, снабженном патрубком для подвода воздуха с первым вентилем и патрубком для отвода озоновоздушной смеси, подаваемой в пассивную полость эжектора, на вход которого под давлением подается вода, а выход соединен с рассекателем, размещенным в смесительной камере, на крышке которой установлен воздушный клапан с патрубком, опускающимся до уровня воды в смесительной камере, а выход смесительной камеры трубкой соединен с входом расположенного на песчано-гравийном фильтре обезжелезивания регулятора режима работы фильтра, выход которого соединен с потребителями через корпус второй 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, отличающееся тем, что выход эжектора соединен с конусным рассекателем, размещенным в нижней части смесительной камеры в корпус которой засыпана насадка-кольца Палля, а воздушный клапан, установленный на крышке смесительной камеры, соединен через угольный картридж в корпусе фильтра с дренажем, а верхняя часть смесительной камеры трубкой соединена с входом расположенного на песчано-гравийном фильтре обезжелезивания регулятора режима работы фильтра.

Предлагаемая конструкция устройства обезжелезивания воды озоновоздушной смесью обеспечивает повышение эффективности массопереноса озона в обрабатываемую воду и улучшению процесса окисления растворенного железа, марганца и органических веществ, что подтверждается результатами лабораторных испытаний воды до и после очистки в сравнении с устройством прототипом [1]. Результаты исследований приведены в таблице.

На чертеже (фиг. 1) представлена схема устройства, содержащего ультрафиолетовую лампу 1 ограниченного спектра излучения с длиной волны 185 нм, помещенную в корпус 2. На патрубке 3 для подвода воздуха в корпус 2 ультрафиолетовой лампы установлен первый вентиль 4, а патрубок 5 для отвода озоновоздушной смеси 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 конусным рассекателем 9, размещенном в нижней части смесительной камеры 16, засыпанной кольцами Палля 31. 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 фильтра 14 с угольным картриджем 15 соединен с дренажем. Верхняя часть смесительной камеры 10 трубкой 17 соединена с входом 18 регулятора режима работы 19 фильтра обезжелезивания, 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 над песчано-гравийной засыпкой, а второй 23 опущен в нижнюю часть под песчано-гравийную засыпку, а третий патрубок 24 соединяет регулятор режима работы фильтра с дренажом. Выход 25 регулятора режима работы 19 трубкой 26 соединен через корпус 27 второй ультрафиолетовой лампы 28 и второй вентиль-регулятор расхода 29 трубкой 30 с потребителями.

Устройство работает следующим образом. Ультрафиолетовая лампа 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 4 регулируется количество подаваемого воздуха и, следовательно, количество озоновоздушной смеси. Через патрубок 5 получившаяся в корпусе 2 озоновоздушная смесь поступает пассивную полость эжектора 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 озоновоздушная смесь засасывается в воду. Смесь воды и озоновоздушных включений через трубку 8 подается на конусный рассекатель 9, установленный в нижней части смесительной камеры 16. Рассекатель 9 разделяет смесь воды и озоновоздушных включений на мелкие струйки, а кольца Палля 31, засыпанные внутрь смесительной камеры 16, улучшают массоперенос озона с обрабатываемой водой, происходит окисление органических соединений, растворенного железа. Озон окисляет соединения железа и органических веществ, которые выпадают в осадок в виде гидроокиси. Смесь воды с окислами по трубке 17 из верхней части смесительной камеры 10 поступает на вход 18 регулятора режима работы 19 песчано-гравийного фильтра 20. Регулятор режима работы 19 фильтра 20 закрывает дренажный патрубок 24 и подает через входной патрубок 18 воду в верхнюю часть 22 песчано-гравийного фильтра 20. Окисленные соединения остаются на поверхности фильтрующей загрузки, а вода из нижней части песчано-гравийного фильтра 20 по выходному патрубку 25 через регулятор режима работы 19 поступает в корпус 27 второй 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. Лампа излучает волну длиной 254 нм. Волновая 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 второй регулировочный вентиль 29 по трубе 30 подается потребителям.

Через определенные промежутки времени регулятор режима работы фильтра 19 перекрывает выходной патрубок 18 и подает воду в дренажный патрубок 24. Вода проходит в обратном направлении через фильтрующую песчано-гравийную смесь 21 и взвешенные окислы железа с водой через входной патрубок 18 и открытый промывочный патрубок 24 сбрасываются в дренаж. Затем регулятор 19 режима работы закрывает промывочный патрубок 24 и открывает выходной патрубок 25. Таким образом осуществляется промывка песчано-гравийного фильтра 20.

Эффективность технического решения устройства для обезжелезивания озоновоздушной смесью подтверждается проведенными исследованиями качества воды до и после очистки, с использованием мультипараметрового фотометра HI 83300-02. Устройство для обезжелезивания озоновоздушной смесью отвечает требованиям критерия "Промышленная применимость".

Список использованных источников

1. Изобретение №2740932, Устройство для обезжелезивания воды озоном, МПК C02F 1/64; C02F 1/78.

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 озоновоздушной смесью содержит ультрафиолетовую лампу 1 в корпусе 2, снабженном патрубком 3 с первым вентилем 4 для подвода воздуха и патрубком отвода озоновоздушной смеси 5, подаваемой в пассивную полость эжектора 6. На вход 7 эжектора под давлением подают воду, а выход эжектора соединен с конусным рассекателем 9, размещенным в нижней части смесительной камеры 16, в корпус которой засыпана насадка-кольца Палля 31. На крышке смесительной камеры 16 установлен воздушный клапан 11 с патрубком 12, опускающимся до уровня воды в смесительной камере, соединенный через угольный картридж 15 в корпусе фильтра 14 с дренажем. Верхняя часть смесительной камеры трубкой 17 соединена с входом расположенного на песчано-гравийном фильтре обезжелезивания регулятора режима работы фильтра 19, выход которого соединен с потребителями через корпус 27 второй ультрафиолетовой лампы 28 и второй вентиль 29. Регулятор режима 19 имеет три патрубка, один из которых опущен в верхнюю часть фильтра над песчано-гравийной засыпкой 22, второй опущен в нижнюю часть под песчано-гравийную засыпку 23, а третий патрубок 24 связывает регулятор режима работы фильтра 19 с дренажем. Изобретение обеспечивает эффективную очистку воды озоновоздушной смесью с исключением остаточного озона в обработанной воде. 1 табл., 1 ил.

Устройство для обезжелезивания воды озоновоздушной смесью, содержащее ультрафиолетовую лампу в корпусе, снабженном патрубком для подвода воздуха с первым вентилем и патрубком для отвода озоновоздушной смеси, подаваемой в пассивную полость эжектора, на вход которого под давлением подается вода, а выход соединен с рассекателем, размещенным в смесительной камере, на крышке которой установлен воздушный клапан с патрубком, опускающимся до уровня воды в смесительной камере, а выход смесительной камеры трубкой соединен с входом расположенного на песчано-гравийном фильтре обезжелезивания регулятора режима работы фильтра, выход которого соединен с потребителями через корпус второй 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, отличающееся тем, что выход эжектора соединен с конусным рассекателем, размещенным в нижней части смесительной камеры, в корпус которой засыпана насадка-кольца Палля, а воздушный клапан, установленный на крышке смесительной камеры, соединен через угольный картридж в корпусе фильтра с дренажем, а верхняя часть смесительной камеры трубкой соединена с входом расположенного на песчано-гравийном фильтре обезжелезивания регулятора режима работы фильтра.