УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОЗОНОМ

УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОЗОНОМ


RU (11) 2116977 (13) C1

(51) 6 C02F1/78 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 15.01.2008 - прекратил действие 

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

(21) Заявка: 97111002/25 
(22) Дата подачи заявки: 1997.06.27 
(31) Номер конвенционной заявки: 96083324 
(32) Дата подачи конвенционной заявки: 1996.08.22 
(33) Страна приоритета: UA 
(45) Опубликовано: 1998.08.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Кульский Л.А. Основы химии и технологии воды. - Киев: Наукова думка, 1991, с.269. SU 1664754 A, 23.07.91. DE 4028045 A, 12.03.92. DE 4120340 A, 24.12.92. 
(71) Заявитель(и): Институт коллоидной химии и химии воды им.А.В.Думанского Национальной Академии наук Украины (UA) 
(72) Автор(ы): Гончарук Владислав Владимирович (UA); Самсони-Тодоров Александр Олегович (UA); Хазин Евгений Аврамович (UA); Руденко Александр Григорьевич (UA); Горчев Василий Федорович (UA) 
(73) Патентообладатель(и): Институт коллоидной химии и химии воды им.А.В.Думанского Национальной Академии наук Украины (UA) 

(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОЗОНОМ 

Изобретение относится к области обработки воды, в частности, к установкам для очистки воды с использованием процессов сорбции и окисления, и может быть применено при дополнительной очистке воды, используемой для питья и приготовления пищи. Сущность изобретения: установка для очистки воды озоном представляет собой контактный резервуар в виде закрытого сосуда с введением в установку дополнительно аппарата и фильтра, содержащих адсорбент, а также с введением новых связей между конструктивными элементами, что обеспечивает снижение содержания взвешенных веществ в очищенной воде с одновременным обезвреживанием непрореагировавшего озона. Фильтр с сорбентом установлен последовательно с эжектором-смесителем и контактным резервуаром, причем фильтр соединен верхней частью со средней частью аппарата и нижней частью контактного резервуара, верхняя часть которого соединена со средней частью аппарата. Использование предложенной установки позволяет повысить качество очищенной воды путем снижения приблизительно в 6 раз содержания взвешенных веществ и обеспечить практически полное устранение озона из отработанной озоно-воздушной смеси. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области обработки воды, в частности, к установкам для очистки воды с использованием процессов окисления и сорбции, и может быть применено при дополнительной очистке воды, используемой для питья и приготовления пищи в различных предприятиях, индивидуальных хозяйствах и небольших населенных пунктах.

Известна установка для очистки питьевой воды (проспект фирмы Keystone Engineering, PO Box 360, Black Diainoud, Washington, 98010-0491 (206) 886-1396), содержащая блок получения озона в виде озоно-воздушной смеси, инжектор подачи этой смеси в обрабатываемую воду, контактный резервуар и фильтр, заполненный зернистым адсорбентом на основе угля. Контактный резервуар представляет пустотелую колонну с барботером озоно-воздушной смеси в нижней части.

Установка работает следующим образом. В блоке получения озона из атмосферного воздуха образуется озоно-воздушная смесь, которая под давлением поступает в инжектор. Сюда же под давлением сети подается водопроводная вода. Двухфазный газожидкостной поток озоно-воздушной смеси и водопроводной воды поступает в контактный резервуар через барботер, обеспечивающий дробление озоно-воздушной смеси в воде до мелких пузырьков. В контактном резервуаре обеспечивается также необходимое время пребывания воды, достаточное для окисления озоном вредных примесей и обеззараживания воды. Из контактного резервуара вода поступает в фильтр, проходя через слой адсорбента. При этом из воды за счет адсорбции и фильтрования удаляются вредные примеси и взвеси. После фильтра очищенная вода поступает потребителям. Отработанный воздух с остатком непрореагировавшего с водой озона отводится в атмосферу из верхней части контактного резервуара.

Известная установка предусматривает очистку воды от взвешенных веществ, которые представлены в основном нерастворимыми продуктами окисления примесей воды и микрофлоры (остатки вирусов, микроорганизмов) и являющегося более токсичными, чем частички глины, песка.

Однако, как следует из технической сущности и конструктивного оформления установки, на последней не достигается эффективное удаление взвешенных веществ. Поток воды, направляющийся из контактного резервуара на фильтр с адсорбентом, содержит мелкие пузырьки воздуха и непрореагировавшего озона, что затрудняет адсорбцию (прилипание) взвешенных твердых частиц к поверхности адсорбента и способствует отрыву от поверхности адсорбента уже задержанных частиц. В результате этого частицы попадают в очищенную воду уже после фильтра.

Кроме того, при отводе из контактного резервуара отработанной озоно-воздушной смеси, например в помещение, где находится установка, происходит вынос токсичного газа - озона из воды, последней в количестве 0,5-1% от подаваемой в установку.

Установка является наиболее близкой к изобретению по достигаемому результату - степени очистки от взвешенных веществ. Нами была проверена эффективность известной установки при очистке водопроводной воды р. Днепр, содержащей 1,3 мг/дм3 взвешенных веществ, при общей микробной обсемененности 90 ед/см3. Очищенная вода содержала 1,1 мг/дм3 взвешенных веществ при микробной обсемененности 76 ед/см3. Степень очистки составила всего лишь 15,4 и 15,6%, соответственно.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является установка для очистки воды озоном Кульский Л.А. Основы химии и технологии воды. - Киев: Наукова думка, 1991, с. 269), содержащая последовательно соединенные по ходу очищаемой воды эжектор-смеситель и контактный резервуар цилиндрической формы, часть которого отделена перегородкой высотой менее высоты резервуара, причем использована перегородка цилиндрической формы, прикрепленная к днищу резервуара соосно последнему. Внутри перегородки размещены дырчатые (барботажные) трубы, соединенные с эжектором. Верхняя часть перегородки снаружи оборудована круглым желобом с дырчатыми лотками, расположенными по периферии контактного резервуара. Резервуар оборудован устройством для отвода очищенной воды, расположенным в его нижней части.

Установка работает следующим образом. Очищаемая вода смешивается в эжекторе с озоно-воздушной смесью с последующим барботированием в часть резервуара, отделенную перегородкой. Барботирование осуществляется через дырчатые трубы. Отработанная озоно-воздушная смесь выбрасывается в атмосферу, а очищенная вода, переполняя отделенную часть резервуара, переливается в круглый желоб и через дырчатые лотки разбрызгивается по периферии контактного резервуара. При разбрызгивании происходит удаление избытка озона из очищенной воды и ее сбор в периферийной части контактного резервуара с последующим отводом в атмосферу.

Установка предназначена для обеззараживания воды путем окисления содержащихся в воде органических примесей озоном и не предусматривает удаление из воды взвешенных веществ.

Следует отметить, что выполнение контактного резервуара открытым отрицательно сказывается на эффективности использования озона в процессе окисления, что приводит к его повышенному расходу при достижении необходимой полноты окисления веществ.

Выполнение в установке устройства для удаления непрореагировавшего озона (желоб с дырчатыми лотками), с выбросом в атмосферу озона и аэрозоля воды, приводит к загрязнению окружающей среды токсичным газом и вследствие выброса аэрозоля воды создает неудобства при эксплуатации.

Т. о., из уровня техники следует, что проблема удаления взвешенных веществ решается неудовлетворительно, и известные установки в процессе очистки воды загрязняют окружающую среду токсичным газом и усложняют эксплуатацию из-за выброса аэрозоля воды.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать установку для очистки воды озоном путем выполнения контактного резервуара в виде закрытого сосуда, введения в установку дополнительно аппарата с адсорбентом и фильтра с адсорбентом, а также введения новых связей между конструктивными элементами установки. Это обеспечило бы достижение технического результата - снижение содержания взвешенных веществ в очищенной воде с одновременным обезвреживанием непрореагировавшего озона и улавливанием аэрозоля воды, следовательно повышение качества воды, устранение загрязнения окружающей среды и упрощение эксплуатации установки.

Для решения поставленной задачи предложена установка для очистки воды озоном, включающая последовательно соединенные по ходу очищаемой воды эжектор-смеситель и контактный резервуар, оборудованный перегородкой высотой менее высоты резервуара, и делящей резервуар на две части с расположенным в одной из частей барботером, которая, согласно изобретению, дополнительно содержит аппарат, оборудованный в верхней части решеткой с размещенным на последней адсорбентом, и фильтр с адсорбентом, при этом контактный резервуар выполнен с крышкой, а фильтр установлен последовательно с эжектором-смесителем и контактным резервуаром и соединен верхней частью со средней частью аппарата и нижней частью контактного резервуара, верхняя часть которого соединена со средней частью аппарата.

Сущность изобретения состоит в том, что на предложенной установке реализуются одновременно процессы сепарации воды от отработанной озоно-воздушной смеси и восстановление непрореагировавшего озона, что обеспечивает более полную очистку воды от взвесей и устранение выброса озона и аэрозоля в окружающую среду.

Этот результат достигается конструктивными особенностями установки, предусматривающими сепарацию воды и отработанной озоно- воздушной смеси в следующих элементах установки:

в закрытом контактном резервуаре при переливе обработанной озоном воды через перегородку;

в рабочем пространстве аппарата под слоем сорбента при поступлении в среднюю часть аппарата озоно-воздушной смеси с аэрозолем воды из контактного резервуара и фильтра;

в фильтре над слоем сорбента при поступлении в верхнюю часть фильтра очищенной воды с остаточным количеством пузырьков воздуха из контактного резервуара.

Результатом процессов сепарации является то, что в слой сорбента в фильтре поступает освобожденная от пузырьков воздуха и озона очищенная вода, что способствует более полному задержанию взвешенных примесей, а также то, что озон и аэрозоль воды, отсепарированные и собранные со всех элементов в одном элементе - аппарате, проходя через слой сорбента, например угля, подвергается восстановлению, что предотвращает его попадание в атмосферу. Указанный результат не достигается в известных установках.

Т. о. , совокупность конструктивных признаков предложенной установки для очистки воды озоном является необходимой и достаточной для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата - снижения содержания взвешенных веществ в очищенной воде и, следовательно, повышения качества очищенной воды при одновременном устранении выброса в атмосферу токсичного газа - озона и аэрозоля воды.

На чертеже изображена схема предлагаемой установки.

Установка содержит блок 1 получения озона в виде озоно-воздушной смеси, эжектор 2 подачи этой смеси в обрабатываемую пробу, контактный резервуар 3 с перегородкой 4 в рабочем пространстве высотой менее высоты контактного резервуара, разделяющей его рабочее пространство на две части, сообщающиеся сверху. В одной части рабочего пространства, ограниченного перегородкой 4, размещен барботер 5 озоно-воздушной смеси, а в другой части снизу предусмотрен патрубок 6 отвода озонированной воды. Патрубок 7 отвода непрореагировавшего озона и отработанного воздуха с аэрозолем (мелкими каплями) воды расположен на крышке контактного резервуара 3. В установке предусмотрен аппарат 8 с патрубком 9 в его средней части, патрубком 10 в нижней части, зернистым адсорбентом 11, расположенным на решетке 12, и патрубком 13 в верхней части. Установка также содержит фильтр 14, заполненный зернистым адсорбентом 15, например, углем. В фильтре 14 имеются дренажное устройство 16, патрубок 17 отвода очищенной воды и патрубок 18 для отвода озона в среднюю часть аппарата 8.

Установка работает следующим образом.

В блоке 1 получения озона из атмосферного воздуха образуется озоно-воздушная смесь, которая под давлением поступает в эжектор 2. Сюда же под давлением сети подается водопроводная вода. Двухфазный газо-жидкостный поток озоно-воздушной смеси и водопроводной воды поступает в контактный резервуар 3 в часть его рабочего пространства, ограниченного перегородкой 4 через барботер 5, обеспечивающий распределение в воде озоно-воздушной смеси в виде мелких пузырьков. За счет поступления в контактный резервуар 3 воды и озоно-воздушной смеси обработанная озоном вода переливается через перегородку 4 в другую часть рабочего пространства контактного резервуара 3 и затем отводится через патрубок 6. При переливе воды с пузырьками озоно-воздушной смеси через перегородку 4 происходит сепарация (отделение) отработанного воздуха и непрореагировавшего озона от воды. В контактном резервуаре 3 обеспечивается необходимое время пребывания воды, достаточное для окисления вредных примесей озоном и обеззараживания воды. Из верхней части контактного резервуара 3 через патрубок 7 непрореагировавший озон, а также отработанный воздух с мелкими каплями воды поступает в аппарат 8 через патрубок 9, расположенный в его средней части. В аппарате 8 происходит конденсация мелких капель воды. Сконденсировавшаяся вода из аппарата 8 через нижний патрубок 10 отводится в канализацию либо возвращается в эжектор 2. Отработанный воздух с непрореагировавшим озоном проходит в аппарате 8 вверх через слой зернистого адсорбента 11, поглощающего озон с последующим его восстановлением, и через верхний патрубок 13 удаляется в атмосферу. Озонированная вода, отводимая из патрубка 6, поступает в фильтр 14, проходит через слой зернистого адсорбента 15, и затем через дренажное устройство 16 и патрубок 17 направляется потребителям. В фильтре 14 за счет адсорбции и фильтрования из воды удаляются вредные примеси и взвеси и происходит очистка воды, а отсепарированный непрореагировавший озон из фильтра через патрубок 18 направляется в аппарат 8.

Эффективность очистки воды предложенной установкой была проверена на водопроводной воде р. Днепр с исходящими показателями: содержание взвешенных веществ - 1,3 мг/дм3, остаточная микробная обсемененность - 90 ед/см3. Очищенная вода содержала 0,2 мг/дм3 взвешенных веществ при остаточной микробной обсемененности 4,0 ед/см3. Степень очистки составила 84,6 и 95,0% соответственно.

Сопоставительный анализ результатов очистки воды предложенной и 1 известными установками показывает, что заявляемая установка обеспечивает глубокую очистку воды от взвешенных веществ на уровне 95,0%. По сравнению с известной установкой использование предложенной установки позволяет повысить степень очистки от взвешенных веществ с 15,4 до 84,6%, т.е. приблизительно в 6 раз, а от микроорганизмов - с 15,6 до 95,0%, т.е. в 6 раз. Известная установка не предусматривает очистку от взвешенных веществ.

Следует отметить, что предложенная установка является экологически чистой, так как обеспечивается полное устранение выброса озона и аэрозоля воды в процессе очистки воды, что не достигается известными установками, а также упрощает эксплуатацию. Это позволит разместить установку в пищеблоках больниц школ, детских садов и других учреждении. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Установка для очистки воды озоном, включающая последовательно соединенные по ходу очищаемой воды эжектор-смеситель и контактный резервуар, оборудованный перегородкой высотой менее высоты резервуара и делящей резервуар на две части с расположенным в одной из частей барботером, отличающаяся тем, что установка дополнительно содержит аппарат, оборудованный в верхней части решеткой с размещенным на последней адсорбентом, и фильтр с адсорбентом, контактный резервуар выполнен с крышкой, причем фильтр установлен последовательно с эжектором-смесителем и контактным резервуаром и соединен верхней частью со средней частью аппарата и нижней частью контактного резервуара, а верхняя часть резервуара соединена со средней частью аппарата.




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