СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ (ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ (ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ


RU (11) 2289547 (13) C1

(51) МПК
C02F 1/28 (2006.01)
C02F 1/78 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2005108689/15 
(22) Дата подачи заявки: 2005.03.28 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.03.28 
(45) Опубликовано: 2006.12.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2226512 C1, 10.04.2004. RU 2027474 C1, 27.01.1995. SU 141091 A, 01.01.1961. RU 2240985 C1, 27.11.2004. RU 2233246 C1, 27.07.2004. RU 2002707 C1, 15.11.1993. JP 2002102848 A, 09.04.2002. JP 63270589 A, 08.11.1988. GB 1363608 A, 14.08.1974. 
(72) Автор(ы): Фатыхов Рушан Аминович (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Фатыхов Рушан Аминович (RU) 
Адрес для переписки: 420126, г.Казань, пр. Ямашева, 69, кв.269, Р.А.Фатыхову 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ (ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Изобретение относится к области водоподготовки и может быть использовано в быту для очистки питьевой воды. Варианты способа очистки воды основаны на взаимодействии очищаемой воды с озонированным газом во время нахождения этой воды в слое частиц сорбента. При этом слой частиц сорбента подвергают уплотнению и сжатию, а во время взаимодействия с озонированным газом данный слой подвергают вибрированию. Устройство очистки воды содержит контактную емкость 1 со слоем частиц сорбента 2, в объеме которого на заданной высоте над днищем контактной емкости помещен барботер 3. Барботер соединен с озонатором 4. Изобретение позволяет улучшить массообмен между очищаемой водой; частицами сорбента и озонированным газом и на основе этого создать более производительный, высоко ресурсный, экономичный, компактный бытовой водоочиститель. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 1 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Техническое решение относится к области водоподготовки и может быть использовано в быту для очистки питьевой воды.

Известен способ очистки воды, в котором очищаемую воду озонируют в емкости для озонирования и далее пропускают через слой частиц сорбента в сорбционном водоочистителе /1/.

В /2/ предложен совмещенный озоно-сорбционный способ очистки воды (прототип), в котором озоновая и сорбционная очистка воды совмещены в пространстве и во времени. В этом способе воду пропускают через слой частиц сорбента, разделенный по ходу движения воды на первую и вторую части, при этом озонирование данной воды осуществляют во время нахождения ее в первой части данного слоя. Данный способ реализован в бытовом комплекте (прототип), в котором сорбционный водоочиститель помещен внутри емкости для озонирования /2/. При этом пространство между их боковыми стенками заполнено слоем частиц сорбента, а нижняя часть водоочистителя, где помещен барботер, выполнена сообщающейся с нижней частью данной емкости.

Указанные выше способы и устройства (в том числе и прототипы) имеют следующие недостатки: низкая производительность сорбционной и озоновой очистки воды из-за недостаточно эффективного взаимодействия очищаемой воды с частицами сорбента и озонированным газом, а также из-за интенсивного выделения в прототипах микрочастиц сорбента при озонировании воды; относительно низкий удельный ресурс работы слоя частиц сорбента вследствие низкого удельного содержания сорбента и неэффективного восстановления его поглощающей способности озоном. Поэтому бытовые комплекты, в которых осуществлены эти способы, имеют относительно низкие значения производительности и ресурса работы без замены сорбента, не экономичны и не компактны.

Решаемой технической задачей изобретения является улучшение совмещенной озоно-сорбционной очистки воды за счет улучшения массообмена между очищаемой водой, частицами сорбента и озонированным газом и на основе этого создание более производительного, высокоресурсного, экономичного, компактного бытового водоочистителя.

Решение технической задачи в первом варианте способа очистки воды, включающем осуществление взаимодействия очищаемой воды с озонированным газом во время нахождения этой воды в слое частиц сорбента, достигается тем, что слой частиц сорбента подвергают уплотнению и сжатию.

Слой частиц сорбента может быть подвержен уплотнению и сжатию до взаимодействия очищаемой воды с данным слоем, когда частицы сорбента еще сухие.

Слой сухих частиц сорбента может быть подвержен уплотнению вибрированием данного слоя.

Решение технической задачи во втором варианте способа очистки воды, включающем осуществление взаимодействия очищаемой воды с озонированным газом во время нахождения этой воды в слое частиц сорбента, достигается тем, что слой частиц сорбента подвергают уплотнению и сжатию, а во время взаимодействия с озонированным газом данный слой подвергают вибрированию.

Решение технической задачи в устройстве очистки воды, содержащем контактную емкость со слоем частиц сорбента, барботер, соединенный с озонатором, достигается тем, что слой частиц сорбента, в объеме которого на заданной высоте над днищем контактной емкости помещен барботер, уплотнен и сжат.

Озонатор может быть помещен в озонаторном отсеке, выполненном внутри контактной емкости.

Озонатор может быть выполнен с возможностью вибрирования и помещен в озонаторном отсеке без жесткого контакта с ним, а контактная емкость может быть снабжена амортизирующими опорными ножками.

Озонаторный отсек может быть помещен в нижней части контактной емкости, при этом в данной емкости может быть выполнен канал, соединяющий озонаторный отсек с верхней частью контактной емкости.

Барботер может быть выполнен в виде длинной пористой трубки.

Контактная емкость может быть снабжена крышкой, содержащей заливочное отверстие, закрывающееся дополнительной крышкой.

Контактная емкость может быть снабжена каналом отвода отработанного газа, один конец которого помещен в пространстве непосредственно под крышкой данной емкости, а другой конец - в области ввода озонированного газа в воздух жилого помещения.

Контактная емкость может быть снабжена каналом подвода озонированного газа от озонатора к барботеру.

Контактная емкость может быть снабжена сливным патрубком, дырчатыми верхней и нижней перегородками, между которыми помещен уплотненный и сжатый слой частиц сорбента, и каналом отвода воды, соединяющим объем контактной емкости непосредственно под нижней перегородкой со сливным патрубком.

Слой частиц сорбента, дырчатые верхняя и нижняя перегородки и барботер могут быть помещены в контактной емкости внутри сменного патрона.

Контактная емкость может быть снабжена трубкой слива, присоединенной перпендикулярно к сливному патрубку с возможностью вращения относительно оси этого патрубка.

Верхняя и нижняя перегородки могут быть выполнены гофрированными, а их дырки - в виде щелей.

На чертеже изображен пример реализации предложенного устройства для осуществления заявленных способов очистки воды. Это устройство содержит контактную емкость 1 с уплотненным и сжатым слоем частиц сорбента 2, барботер 3, соединенный с озонатором 4 и помещенный в объеме слоя 2 на заданной высоте над днищем контактной емкости 1. Озонатор 4 помещен в озонаторном отсеке 5, выполненном внутри данной емкости 1. Озонатор 4 выполнен с возможностью вибрирования и помещен в озонаторном отсеке 5 без жесткого контакта с ним, а контактная емкость 1 снабжена амортизирующими опорными ножками 6. Озонаторный отсек 5 помещен в нижней части контактной емкости 1, при этом в данной емкости 1 выполнен канал 7, соединяющий озонаторный отсек 5 с верхней частью этой емкости 1. Барботер 3 выполнен в виде длинной пористой трубки. Контактная емкость 1 снабжена: крышкой 8, содержащей заливочное отверстие, закрывающееся дополнительной крышкой 9, каналом 10 отвода отработанного газа, один конец которого помещен в пространстве непосредственно под крышкой 8 данной емкости 1, а другой конец - в области ввода озонированного газа в воздух жилого помещения (в случае, когда данный газ используется для улучшения озонно-ионного состава данного воздуха); каналом 11 подвода озонированного газа от озонатора 4 к барботеру 3; сливным патрубком 12; дырчатыми верхней 13 и нижней 14 перегородками, между которыми помещен уплотненный и сжатый слой частиц сорбента 2; каналом 15 отвода воды, соединяющим объем контактной емкости 1 непосредственно под нижней перегородкой 14 со сливным патрубком 12. Слой частиц сорбента 2, перегородки 13, 14 и барботер 3 помещены в контактной емкости 1 внутри сменного патрона 16. Контактная емкость 1 снабжена трубкой слива 17, присоединенной перпендикулярно к сливному патрубку 12 с возможностью вращения относительно оси этого патрубка 12. Верхняя и нижняя перегородки 13, 14 выполнены гофрированными, а их дырки - в виде щелей.

Рассмотрим осуществление предлагаемых способов. Испытания показали, что эффективное уплотнение слоя частиц сорбента осуществимо только до попадания воды в данный слой, когда частицы сорбента еще сухие. Это обусловлено тем, что, во-первых, только сухие и легкие частицы сорбента легко смещаются друг относительно друга. Во-вторых, при попадании воды в уплотненный и сжатый слой сухих частиц сорбента происходит дальнейшее уплотнение данного слоя вследствие увеличения размеров частиц сорбента при их увлажнении. Испытания также показали, что только сжатием слоя частиц сорбента (в том числе и сухих частиц) не удается достичь существенного уплотнения данного слоя. И в то же время эффективное уплотнение слоя сухих частиц сорбента (не разрушая при этом достаточно хрупкие частицы сорбента) можно легко достичь вибрацией данного слоя. При этом роль сжатия слоя частиц сорбента сводится практически к фиксации уплотненного состояния данного слоя. Сжатие уплотненного слоя частиц сорбента особенно необходимо при совмещенной озоносорбционной очистке воды. Это обусловлено тем, что движение газовых пузырьков в уплотненном, но не сжатом слое частиц сорбента быстро приводит к повторному разрыхлению данного слоя.

Реализация предлагаемых способов с помощью устройства, изображенного на чертеже, осуществляется следующим образом. Трубку слива 17 из вертикального положения, вращая относительно оси сливного патрубка 12, наклоняют. При этом из нее начинает вытекать находившаяся в контактной емкости 1 и уже очищенная вода. Изменяя угол наклона трубки слива 17, можно регулировать скорость слива очищенной воды. Далее включают озонатор 4 и через заливочное отверстие заливают неочищенную воду. Данное устройство может эксплуатироваться проточным и кувшинным способом. Неочищенная вода через щели в верхней перегородке 13 попадает в слой частиц сорбента 2. Исследования показали, что вода, попадая в слой 2, вытесняет очищенную воду из указанного слоя с минимальным перемешиванием с вытесняемой водой. Поэтому, если потребляемая доза воды составляет не более 1/4 части объема контактной емкости 1 (за вычетом объема озонаторного отсека 5), то при кувшинном способе залитая порция воды в течение всего интервала времени до подачи следующей порции воды очищается в статическом, а при прохождении через слой частиц сорбента 2 - в динамическом режиме нахождения воды в слое 2. При этом обеспечивается максимально высокая степень очистки воды в данном способе и для данного сорбента 2. Движение воды в уплотненном и сжатом слое частиц сорбента 2 является равномерным по всему его объему ввиду отсутствия в нем застойных зон и проложенных пузырьками фиксированных каналов значительных размеров. Далее эта вода, уже очистившись совмещенным озоносорбционным способом в слое сорбента 2, проходит через щели в нижней перегородке 14, поднимается по каналу 15 и сливается через трубку слива 17.

Озонатор 4 через воздушный фильтр 18 забирает воздух и озонирует его. Введение озонированного газа 19 в объем очищаемой воды 20 осуществляют путем равномерного барботажа данного газа по всему поперечному сечению слоя частиц сорбента 2 с помощью барботера 3, помещенного в данном слое 2 на заданной высоте. Пузырьки газа 19 поднимаются вверх, двигаясь в объеме очищаемой воды 20 между частицами сорбента 2, проходят через щели верхней перегородки 13 и оказываются в воздушном пространстве под крышкой 8. В известных бытовых водоочистителях отработанный газ утилизируют или он повторно используется в качестве озонобразующего газа /1/ (в этом случае этот газ обратно засасывается озонатором 4 по сквозному каналу 7). Однако наиболее целесообразным является следующий вариант использования отработанного газа. Известно, что в жилых помещениях озонно-ионный состав воздуха ухудшается в тысячи раз. Исследования показали, что озонированный газ, пропущенный через совмещенные слои воды и частиц сорбента (то есть отработанный газ), представляет собой очищенный от вредных примесей газ с высоким содержанием наиболее полезных ионов озона. Поэтому отработанный газ может быть непосредственно использован для улучшения озонно-ионного состава воздуха жилого помещения при соблюдении определенных мер предосторожности (например, при введении отработанного газа дозировано и в определенной области данного помещения). В предлагаемом устройстве предусмотрен данный вариант использования отработанного газа. В этом варианте данный газ по каналу отвода отработанного газа 10 выводится из контактной емкости 1 и отводится в область ввода его в воздух помещения.

Обычно бытовые озонаторы содержат вибрирующие компрессоры. Поэтому в бытовых условиях второй вариант заявленного способа естественным образом осуществляется в предложенном устройстве, так как озонатор, помещенный в контактную емкость 1, вибрирует ее объем.

Пример. Бытовое устройство для очистки воды, изображенное на чертеже, является цилиндрическим с наружным диаметром 16,4 см, высотой 33 см и общим объемом 7 л. Объемы слоя частиц сорбента 2 и озонаторного отсека 5 составляют 4,6 и 1 л соответственно. Устройство было загружено березовым активированным углем БАУ-МФ производства ОАО «Сорбент» (г.Пермь). Расход барботируемого озонированного газа составлял 2-5 л/мин. В качестве озонатора использовался озонатор «Озонид» /1/, в котором использовался более мощный мембранный компрессор с регулируемой мощностью.

Были проведены измерения: объема слоя частиц сорбента 2, объема проемов между частицами угля, уменьшение этих объемов при уплотнении и сжатии слоя сухих частиц сорбента 2; расходов очищаемой воды и озонированного газа; времени подъема пузырьков озонированного газа 19 в слое частиц сорбента 2; концентраций озона в этих пузырьках до и после их прохождения через данный слой 2 (прибором «Циклон АВ»); амплитуд и частот колебаний воды в слое 2 (измерялись микрофоном, погруженным в этот слой), содержания микрочастиц угля в очищенной воде.

Измерения показали, что уплотнение вибрированием слоя сухих частиц сорбента и последующее сжатие данного слоя приводят к: 1) уменьшению объема слоя частиц сорбента на 15%; 2) уменьшению объема проемов между частицами сорбента на 40%; 3) уменьшению скорости подъема пузырьков газа в слое частиц сорбента до 11 см/сек, что в 4 раза меньше скорости подъема их в неуплотненном слое частиц сорбента; 4) увеличению времени нахождения пузырьков газа в слое частиц сорбента более чем в 4 раза; 5) уменьшению амплитуды крупномасштабных пульсаций воды в слое частиц сорбента в 3 раза; 6) увеличению частоты таких колебаний в 3 раза; 7) уменьшению концентрации озона в пузырьках, прошедших через слой частиц сорбента, на 50% (в течение первых нескольких минут с начала барботажа); 8) многократному уменьшению количества микрочастиц угля, выделяемых при барботаже газа; 9) увеличению удельного ресурса работы слоя частиц сорбента на 30%; 11) увеличению удельной производительности слоя частиц сорбента (по сравнению с соответствующей характеристикой прототипа) в три раза. При помещении озонатора 4 в озонаторный отсек 5 концентрация озона в пузырьках газа, выходящих из данного слоя частиц сорбента 2, уменьшается на 20% (в начальный период барботажа), амплитуда крупномасштабных пульсаций среды уменьшается на 50% и одновременно увеличивается частота этих пульсаций также на 50%, уменьшается выделение микрочастиц сорбента.

Анализ экспериментальных данных. Рассмотрим сначала влияние уплотнения и сжатия слоя частиц сорбента 2 на сорбционную очистку воды. Из анализа известных способов повышения эффективности сорбционной очистки воды (например, увеличением гидродинамического давления или изменением геометрии слоя частиц сорбента), не связанных, как и предлагаемый способ, с изменением свойств и количества сорбента, следует, что в этих способах внутренняя структура слоя частиц сорбента остается неизменной. А при уплотнении и сжатии данного слоя уменьшаются проемы между частицами сорбента, то есть меняется параметр, характеризующий внутреннюю структуру этого слоя, что качественно отличает предложенный способ от известных способов. При уплотнении и сжатии слоя частиц сорбента, во-первых, увеличивается сорбционная поверхность, приходящаяся на единицу очищаемой воды вследствие уменьшения объема воды между частицами сорбента и увеличения удельного количества сорбента. Во-вторых, взаимодействие очищаемой воды с частицами сорбента происходит более интенсивно. Действительно, при уплотнении слоя частиц сорбента увеличивается гидродинамическое сопротивление данного слоя, что вызывает необходимость увеличения градиента гидродинамического давления с целью сохранения расхода очищаемой воды. С ростом данного градиента повышается интенсивность процессов переноса в объеме данной воды и на ее границе с поверхностью сорбента, что и обеспечивает в данном случае повышение интенсивности сорбционной очистки воды. Отметим, что увеличение градиента гидродинамического давления без уплотнения слоя частиц сорбента приводит к уменьшению времени контакта очищаемой воды с данным слоем, а значит и к ухудшению качества сорбционной очистки воды. Таким образом, при уплотнении слоя частиц сорбента увеличивается поверхность и интенсивность контакта воды с данным слоем, то есть улучшается сорбционная очистка данной воды.

Положительное влияние уплотнения и сжатия слоя частиц сорбента на процесс очистки воды существенно возрастает при совмещенной озоно-сорбционной очистке воды. Наблюдения показывают, что движение пузырьков газа между частицами сорбента происходит скачкообразно. Рассмотрим сначала данное движение в неуплотненном слое частиц сорбента. Обычно пузырьки газа застревают в узком месте проемов между частицами сорбента. Далее к застрявшим пузырькам снизу подходят другие пузырьки, происходит их слияние и укрупнение застрявших пузырьков, причем укрупнение пузырьков сопровождается соответствующим расширением удерживающих проемов за счет вытеснения пузырьками частиц сорбента. При этом размеры пузырьков и удерживающих проемов увеличиваются многократно. Соответственно, увеличивается и выталкивающая сила, действующая на эти пузырьки. В некоторый момент времени происходит проскок укрупненного пузырька через удерживающий проем и он устремляется вверх, расталкивая на своем пути частицы сорбента. Далее процесс может повториться в других местах вдоль траектории движения пузырька. В результате таких стремительных и многократных проскоков укрупненных пузырьков в неуплотненном слое частиц сорбента прокладываются фиксированные, вертикальные и практически не содержащие частицы сорбента каналы значительных размеров, по которым происходит ускоренное движение основной части пузырьков газа. По этим же каналам происходит преимущественное движение и очищаемой воды, что ухудшает сорбционную очистку воды. Таким образом, в неуплотненном слое пузырьки газа взаимодействуют преимущественно с водой, то есть данное взаимодействие является, по сути, двухфазной (газ-вода). Ускоренные перемещения укрупненных пузырьков вызывают интенсивные пульсации воды и частиц сорбента (сначала вытеснение их пузырьками, а затем обратное их возвращение), которые и вызывают загрязнение воды микрочастицами сорбента.

В уплотненном и сжатом слое частицы сорбента жестко фиксированы друг относительно друга и поэтому движение пузырьков газа происходит качественно другим образом. Во-первых, в данном слое пузырьки газа уже не могут прокладывать фиксированные и короткие каналы значительных размеров и поэтому вынуждены двигаться по более узким и длинным каналам между частицами сорбента. При этом движение пузырьков газа (а также и очищаемой воды) становится более равномерным по всему озонируемому объему слоя частиц сорбента, уменьшается вероятность слияния и укрупнения пузырьков газа, многократно увеличивается поверхность и время контакта этих пузырьков с водой и сорбентом (этим объясняется обнаруженное экспериментально более полное поглощение озона из пузырьков газа). Отсюда также следует, что указанное выше двухфазное взаимодействие озонированного газа с неуплотненным слоем частиц сорбента становится при уплотнении и сжатии данного слоя трехфазным (газ-вода-сорбент), то есть происходит качественное изменение физической картины взаимодействия пузырьков газа с данным слоем. Во-вторых, останавливается процесс укрупнения пузырьков. Это объясняется, с одной стороны, вышеуказанным уменьшением вероятности слияния пузырьков (вследствие более равномерного распределения пузырьков в пространстве). С другой стороны, изменением условий для данного слияния. Действительно, в уплотненном слое укрупненный пузырек принимает формы узких проемов между частицами, обтекает эти частицы и растягивается на значительные расстояния. При этом, во-первых, создаются благоприятные условия для быстрого проскока данного пузырька по тому проему, который в данный момент имеет наименьшее сопротивление. Во-вторых, происходит дополнительное увеличение поверхности контакта данного пузырька с водой и частицами сорбента. В-третьих, увеличивается свободная поверхность воды. Известно, что свободная поверхность воды обладает поверхностной потенциальной энергией. Поскольку любая энергетическая система стремится перейти в состояние с наименьшей потенциальной энергией, вода стремится сократить величину свободной поверхности. Именно по этой причине происходит (при наличии необходимых условий) слияние пузырьков, так как при этом происходит уменьшение общей поверхности данных пузырьков. Однако в уплотненном слое вследствие показанного выше значительного увеличения поверхности пузырька при его укрупнении в стесненных условиях становится энергетически выгодным не слияние пузырьков, а их дробление. Таким образом, при уплотнении слоя частиц сорбента процесс укрупнения пузырьков останавливается и создаются благоприятные условия для дробления укрупненных пузырьков, быстрого преодоления ими удерживающего проема и дальнейшего их продвижения по постоянно меняющимся каналам. При этом размеры укрупненных пузырьков и амплитуда колебаний воды, вызываемых движением этих пузырьков, уменьшаются в несколько раз (что и показывают измерения). Все это обеспечивает улучшение озоновой очистки воды и более эффективное восстановление озоном поглощающей способности сорбента. Улучшается также и сорбционная очистка воды. Это обусловлено не только показанным выше увеличением удельной поверхности и интенсивности контакта воды с сорбентом, но и более равномерным движением воды по всему объему слоя частиц сорбента и улучшением вибрирования очищаемой воды из-за возрастания частоты пульсаций воды, вызванных движением пузырьков.

Таким образом, при уплотнении и сжатии слоя частиц сорбента (несмотря на то, что объем данного слоя уменьшается лишь на 15%) происходит качественное улучшение взаимодействия очищаемой воды с озонированным газом и частицами сорбента, способствующее существенному улучшению сорбционной и совмещенной озоно-сорбционной очистки воды. При этом увеличивается удельный ресурс работы слоя частиц сорбента (из-за более эффективного восстановления поглощающей способности и увеличения удельного количества сорбента) и создаются условия для повышения производительности данного слоя (вследствие повышения эффективности очистки и уменьшения выделения микрочастиц сорбента).

Экспериментальные данные показывают, что в уплотненном и сжатом слое частиц сорбента объем проемов между этими частицами (то есть объем, который могут занимать пузырьки газа в этом слое) составляет лишь 1/5 часть объема данного слоя. В то же время объем, занимаемый пузырьками в этом слое, увеличивается при уплотнении данного слоя в 4 и более раз. Отсюда следует, что в предложенном устройстве существует предельное значение GГК расхода барботируемого газа GГ, превышение которого будет приводить к интенсивному вытеснению очищаемой воды из слоя частиц сорбента и нарушению оптимального режима совмещенной озоносорбционной очистки воды в этом слое. Из соотношения GГК t П=В0·VСЛ, где VСЛ - объем озонируемого слоя, В0 - константа, численно равная той части объема VСЛ, которую занимают пузырьки газа, tП - время контакта пузырьков газа с сорбентом, получим GГ GГК=В0·VСЛ/t П. В частности, если суммарный объем пузырьков газа не должен превышать пять процентов VСЛ (или одну четвертую часть объема воды в проемах между частицами сорбента, так как этот объем составляет одну пятую часть VСЛ), то В 0=0,05. При этом значение GГК для описанного в примере устройства будет равно 6 л/мин.

Влияние вибрирования очищаемой воды. Вышеприведенные экспериментальные данные, касающиеся влияния вибрирования объема очищаемой воды, объясняются двумя причинами: улучшением массообмена в многофазной среде при вибрировании этой среды и качественным отличием характера пульсаций воды, генерируемых вибратором и пузырьками газа. Вследствие гармоничности вибраций, генерируемых вибратором, происходит сложение падающих и отраженных волн и в объеме очищаемой воды возникает стоящая волна с амплитудой, многократно меньшей амплитуды пульсаций, генерируемых движением укрупненных пузырьков. При этом, во-первых, энергия пульсаций вибратора равномерно распределяется по всему объему очищаемой воды и поэтому массообмен улучшается во всем этом объеме. Во-вторых, эти микроколебания облегчают проскоки застрявших пузырьков и поэтому амплитуда колебаний, вызываемых этими проскоками, уменьшается, а их частота возрастает (что и показывают измерения). Таким образом, вибрирование слоя частиц сорбента обеспечивает более спокойное и равномерное движение пузырьков газа в этом слое, улучшает массообмен в данном слое и уменьшает загрязнение воды микрочастицами сорбента.

При помещении озонатора внутри контактной емкости: устройство с совмещенной озоносорбционной очисткой воды становится более компактным; данное устройство становится более комфортным, так как в значительной степени гасятся вибрации и шумы, характерные для бытовых озонаторов, причем энергия этих вибраций и шумов повышает эффективность очистки воды (то есть негативная особенность работы озонатора используется в данном случае с пользой); облегчается подвод озонированного газа к барботеру; улучшается охлаждение озонатора.

Выполнение барботера 3 в виде длинной пористой трубки, равномерно уложенной в поперечном сечении слоя частиц сорбента (например, в виде плоской спирали), обеспечивает равномерный барботаж озонированного газа по всему поперечному сечению данного слоя 2. Такая равномерность распыления озонированного газа нужна не только для повышения эффективности озонирования воды и частиц сорбента, но и для уменьшения выделения микрочастиц сорбента. Действительно, при этом уменьшается вероятность укрупнения пузырьков в результате их слияния друг с другом и, как следствие, уменьшается вероятность интенсивных крупномасштабных пульсаций воды.

При совмещенной озоно-сорбционной очистке воды барботер должен быть размещен в слое частиц сорбента. Это обусловлено тем, что только при таком размещении исключается быстрое слияние всех пузырьков газа в одну большую воздушную пробку. А размещение барботера 3 на заданной высоте над нижней перегородкой 13 позволяет осуществить доочистку воды от оставшихся микрочастиц сорбента.

Выполнение перегородок 13 и 14 гофрированными, а их отверстий в виде щелей позволяет многократно увеличить пропускную способность этих перегородок и уменьшить вероятность забивания указанных перегородок частицами сорбента (особенно это актуально для нижней перегородки 14). Гофры также играют роль ребер жесткости перегородок, что важно ввиду использования их для сжатия слоя частиц сорбента 2.

Таким образом, предлагаемое техническое решение вносит качественные изменения во взаимодействие очищаемой воды с частицами сорбента и озонированным газом, улучшает массообмен между ними и уменьшает выделение микрочастиц сорбента, тем самым повышает эффективность совмещенной озоносорбционной очистки воды и позволяет улучшить технические и эксплуатационные характеристики водоочистителей, то есть решает поставленную задачу.

Литература

1. Бытовой комплект для очистки питьевой воды «Барьер» - «Озонид» (система «Озонид СП»). Описание и руководство по эксплуатации. Изготовитель: ТОО «Озонид». 460000, г.Уфа, ул.Гоголя, 46.

2. RU 2226512 C1, 10.04.2004.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Способ очистки воды, включающий осуществление взаимодействия очищаемой воды с озонированным газом во время нахождения этой воды в слое частиц сорбента, отличающийся тем, что слой частиц сорбента подвергают уплотнению и сжатию.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что слой частиц сорбента подвергают уплотнению и сжатию до взаимодействия очищаемой воды с данным слоем, когда частицы сорбента еще сухие.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что слой сухих частиц сорбента подвергают уплотнению вибрированием данного слоя.

4. Способ очистки воды, включающий осуществление взаимодействий очищаемой воды с озонированным газом во время нахождения этой воды в слое частиц сорбента, отличающийся тем, что слой частиц сорбента подвергают уплотнению и сжатию, а во время взаимодействия с озонированным газом данный слой подвергают вибрированию.

5. Устройство очистки воды, содержащее контактную емкость со слоем частиц сорбента, барботер, соединенный с озонатором, отличающееся тем, что слой частиц сорбента, в объеме которого на заданной высоте над днищем контактной емкости помещен барботер, уплотнен и сжат.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что озонатор помещен в озонаторном отсеке, выполненном внутри контактной емкости.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что озонатор выполнен с возможностью вибрирования и помещен в озонаторном отсеке без жесткого контакта с ним, а контактная емкость снабжена амортизирующими опорными ножками.

8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что озонаторный отсек помещен в нижней части контактной емкости, при этом в данной емкости выполнен канал, соединяющий озонаторный отсек с верхней частью контактной емкости.

9. Устройство по п.5, отличающееся тем, что барботер выполнен в виде длинной пористой трубки.

10. Устройство по п.5, отличающееся тем, что контактная емкость снабжена крышкой, содержащей заливочное отверстие, закрывающееся дополнительной крышкой.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что контактная емкость снабжена каналом отвода отработанного газа, один конец которого помещен в пространстве непосредственно под крышкой данной емкости, а другой конец - в области ввода озонированного газа в воздух жилого помещения.

12. Устройство по п.5, отличающееся тем, что контактная емкость снабжена каналом подвода озонированного газа от озонатора к барботеру.

13. Устройство по п.5, отличающееся тем, что контактная емкость снабжена сливным патрубком, дырчатыми верхней и нижней перегородками, между которыми помещен уплотненный и сжатый слой частиц сорбента, и каналом отвода воды, соединяющим объем контактной емкости непосредственно под нижней перегородкой со сливным патрубком.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что слой частиц сорбента, дырчатые верхняя и нижняя перегородки и барботер помещены в контактной емкости внутри сменного патрона.

15. Устройство по п.13, отличающееся тем, что контактная емкость снабжена трубкой слива, присоединенной перпендикулярно сливному патрубку с возможностью вращения относительно оси этого патрубка.

16. Устройство по п.13, отличающееся тем, что верхняя и нижняя перегородки выполнены гофрированными, а их дырки - в виде щелей.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru