СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ


RU (11) 2006472 (13) C1

(51) 5 C02F1/04 

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

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

(21) Заявка: 5028927/26 
(22) Дата подачи заявки: 1992.02.25 
(45) Опубликовано: 1994.01.30 
(71) Заявитель(и): Ветров А.Л.; Ветров В.Л.; Ветрова Т.Л. 
(72) Автор(ы): Ветров А.Л.; Ветров В.Л.; Ветрова Т.Л. 
(73) Патентообладатель(и): Ветров Виктор Леонидович 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 

Использование: для очистки водопроводной воды, получения дистиллированной, очистки сточных вод и опреснения воды. Цель изобретения - улучшение качества очистки, упрощение конструкции. Сущность изобретения: способ включает нагрев и испарение воды с последующей конденсацией пара, при этом одновременно с испарением воды в образовавшиеся пары подают окислитель, например воздух, а перед конденсацией смесь паров воды и воздуха нагревают до температуры, достаточной для окисления или сгорания органических примесей, устройство содержит испаритель с входным патрубком для подачи воды, над которым размещена крышка, с внутренней стороны которой встроен нагреватель, соосно испарителю прикреплен к крышке конденсатор, выполненный в виде цилиндров с образованием зазора между одним из цилиндров и испарителем, через этот зазор под крышку введен патрубок для подачи воздуха, входной патрубок соединен с теплообменником и выходным патрубком, корпус нагревателя и стенки конденсатора имеют радиальные отверстия для выхода смеси паров. 1 ил. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к очистке воды, содержащей различные виды примесей как минерального, так и органического происхождения, и может быть широко использовано в народном хозяйстве: для очистки водопроводной воды, получения дистиллированной воды, очистки сточных вод, опреснения воды.

Известны наиболее распространенные в технике способы очистки воды фильтрованием последовательно через фильтры первой и второй ступеней с периодической промывкой загрузки фильтров, такую обработку могут вести при напряженности электрического поля 30-50 В/см в течение 10-20 мин [1] .

Известны также способы комплексной очистки сточных вод от сульфатов, фтора и фосфатов, включающие обработку различными химическими реагентами, например известковым молоком и алюминийсодержащим реагентом с последующим перемешиванием и отделением твердой фазы [2] .

Эти способы недостаточно эффективны и нетехнологичны, их трудно (практически невозможно) использовать в бытовых условиях.

Известен также способ очистки воды, наиболее близкий по технической сути к заявляемому, путем ее перегонки, т. е. разделения на различающиеся по составу фракции, включающий нагрев и испарение воды с последующей конденсацией пара. Этот способ реализуется в аквадистилляторе [3] .

Недостатком этого способа является невозможность термического разложения растворенных в воде органических примесей, поскольку нагреватель встроен так, что он погружен в воду и не может создать нагрев более 100оС (температуры кипения воды), кроме того, его невозможно применять при достаточно минерализованной воде и тем более для опреснения морской воды.

Наиболее близким по конструктивным особенностям к заявляемому является устройство для очистки воды, содержащее испаритель с входным патрубком, нагреватель и конденсатор.

Недостатком такого устройства является возможность разделения жидкости лишь на те фракции, которые разлагаются при температуре не более 100оС, а органические примеси, которые разлагаются при 400-600оС, удалить из жидкости с использованием этого устройства невозможно. Кроме того, оно не работает при сильно минерализованной воде (входит в аварийный режим), а постоянно образующаяся накипь на нагревателях требует частой разборки для ее удаления, что делает это устройство непригодным при использовании в бытовых условиях.

Цель изобретения - повышение качества воды путем ее очистки от органических примесей.

Устройство для очистки воды содержит испаритель с входным для подачи воды патрубком, нагреватель и конденсатор. Новым является снабжение его размещенной над испарителем крышкой со встроенным в ней нагревателем, а также соединение испарителя с источником подачи воздуха.

Наиболее целесообразный вариант конструкции, когда испаритель размещен коаксиально центрально расположенному конденсатору, в верхней части которого имеется отверстие для входа пара.

Кроме того, для осуществления непрерывной подачи проточной воды в испарителе имеется выходной патрубок, размещенный по высоте между нагревателем и торцом упомянутой крышки, опущенной в испаритель с образованием бокового зазора.

Крышка может состоять из двух частей, в пазу между которыми помещен нагреватель, а в обращенной к конденсатору нижней части имеется радиальный канал с нагревателем и центральное отверстие, сообщающее этот паз с полостью конденсатора.

Для отделения от дистиллята продуктов органических веществ под конденсатором расположены фильтр и камера для сбора дистиллята.

Наиболее приемлемый вариант конструкции тот, в котором диаметр центрального отверстия нижней части крышки с радиальным каналом выбирается таким, чтобы скорость истечения пара с кислородом воздуха не превышала критической скорости, при которой число Рейнольдса превышает критическую величину.

Сформированная ламинарная струя паров, выходящих из центрального отверстия в конденсатор, долго сохраняет свою форму, что способствует медленной закалке в атмосфере воздуха конденсатора, т. е. создаются условия для полного сгорания органических веществ. Для термического разложения входящих в воду органических примесей (сгорания) при дистилляции воды первые пары воды и пары примесей смешивают с кислородом воздуха в достаточном количестве для окисления примесей, а затем их нагревают до температуры сгорания. При нагревании в присутствии кислорода органические вещества полностью сгорают, а входящие в их состав углерод, водород превращаются в диоксид углерода и воду.

Проблемы возрастания концентрации примесей органического и неорганического происхождения в обрабатываемой воде нет, т. к. идет непрерывная подпитка кипящего верхнего слоя проточной водой.

В процессе кипения поверхностного слоя проточной водой под воздействием теплового потока нагревателя, расположенного над водой, образующийся осадок опускается на холодное дно испарителя и уносится, а нагреватель остается чистым.

На чертеже представлено устройство для осуществления способа очистки воды.

Заявляемое устройство состоит из испарителя 1 с входным патрубком 2, над испарителем размещена куполообразная крышка 3, состоящая из двух частей, в пазу между которыми размещен нагреватель 4, а в обращенной к конденсатору части имеется радиальный канал 5, сообщающий паз с центральным отверстием 6, которое, в свою очередь, сообщается с отверстием для входа пара в конденсатор 7, который соосно с зазором размещен в испарителе 1, кроме того, в испаритель 1 через этот зазор введен патрубок 8 для подачи воздуха под крышку 3. В боковой стенке испарителя 1 имеется выходной патрубок 9, размещенный по высоте между нагревателем 4 и торцом крышки 3, что обеспечивает выход проточной воды, поступающей в испаритель 1 через патрубок 2, а также поддержание уровня воды между нагревателем 4 и нижним торцом крышки 3. Нагреватель 4 всегда будет находиться над поверхностью проточной воды. Под испарителем 1 размещен сборник 10 дистиллята с встроенным фильтром 11.

Процесс очистки идет следующим образом.

Входной патрубок 2 подключается к водопроводному крану посредством эластичной муфты с обратным клапаном (условно не показаны). Расход воды устанавливается примерно 2-3 л/ч, что обеспечит при нагревателе мощностью 1,1 кВт необходимый тепловой режим для конденсатора 7. При заполнении испарителя 1 водой и установлении уровня воды на высоте отверстия выходного патрубка 9 включается нагреватель. Т. к. крышка 3 выполнена из фарфора большой толщины, то весть тепловой поток нагревателя 4 идет на нагрев поверхностного слоя воды, находящегося под нагревателем 4. Из-за низкой теплопроводности воды (0,6 Вт/м К) кипит только поверхностный слой воды. При мощности нагревателя 4, равной 1,1 кВт, толщина кипящего слоя составляет 2 10-3 м. Одновременно с нагревателем 4 включается насос для окислителя, например, воздуха. Под крышкой 3 пары органических примесей, воды и воздуха смешиваются и под небольшим давлением 10 мм вод. ст. поступают в радиальный канал, где также находится часть нагревателя 4. В канале они нагреваются до 600оС, при такой температуре все органические вещества полностью окисляются или сгорают, входящие в их состав углерод, водород превращаются в диоксид углерода и воду. В конденсаторе паровоздушная смесь охлаждается до точки росы воды, конденсат по стенкам стекает в фильтр. Если в результате сгорания были образованы твердые продукты сгорания, они задерживаются фильтром 11, а газообразные через зазор между конденсатором 7 и сборником 10 уходят в атмосфеpу. Отфильтрованный дистиллят поступает в сборник 10.

Описанный выше способ с использованием заявляемого устройства может быть дополнен следующими данными. Из условия, что он рассчитан для бытового пользования, мощность нагревателя была выбрана 1,1 кВт. Для сравнения с существующим способом очистки воды способом перегонки был приготовлен 10% -ный водный раствор этанола, что в 1000 раз выше допустимой нормы. Из формулы его окисления (сгорания) С2Н5ОН + 3О2 = 2СО2 + 3Н2О нашли, что для окисления 1 г этанола необходимо 7 л воздуха. При мощности нагревателя 1,1 кВт необходимо 1964 см3/с воздуха для полного окисления образующихся паров. В качестве агрегата для нагнетания воздуха под крышку устройства был использован бытовой насос для аквариумов АЗН-2-4. Его производительность превышает 50 см3/с, что делает его пригодным для использования в данном случае.

Полученный дистиллят был подвергнут стандартному исследованию на содержание примесей. В пределах ошибки методики этанол не был обнаружен, а в дистилляте, полученном обычным способом, его присутствовало 9,8% (см. таблицу).

Аналогично описанному был проделан опыт с органическим красителем - метилоранжем. Дистиллят, полученный по заявляемому способу, не содержит метилоранжа, тогда как в дистилляте по обычной технологии его было достаточно, чтобы можно было обнаружить визуально, - вода имела оранжевую окраску.

В процессе проведения опытов нагреватель оставался без следов налета каких-либо солей или твердых продуктов сгорания.

Аналогично проверяли растворы поверхностно-активных веществ (ПАВ) в воде, в результате очистки - их полное отсутствие. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1504225, кл. С 02 F 1/46, 1987.

2. Авторское свидетельство СССР N 1650611, кл. С 02 F 1/58, 1989.

3. Паспорт А 0.000.789 ПС "Аквадистиллятор АЭВ-10, модель 789", 1983. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ очистки воды, включающий предварительный подогрев исходной воды, заполнение исходной водой испарительного объема, последующее ее испарение с образованием вторичного пара, конденсацию вторичного пара при теплообмене с исходной водой и отвод образовавшегося дистиллята, отличающийся тем, что испарение воды осуществляют с поверхностного слоя, например, толщиной 2 мм, образовавшиеся пары смешивают с окислителем, например воздухом, и смесь перед конденсацией нагревают до температуры разложения примесей, например 600oС.

2. Устройство для очистки воды, содержащее вертикальный корпус с крышкой и патрубки входа исходной воды и отвода дистиллята, нагреватель и конденсатор, размещенные в корпусе, отличающееся тем, что устройство снабжено патрубком подвода окислителя, например воздуха, в паровое пространство, крышка выполнена из фарфора в виде двух плотно соединенных между собой верхней и нижней частей, между которыми выполнен радиальный паз для прохода вторичного пара, а нагреватель расположен в пазу, при этом конденсатор размещен под крышкой коаксиально корпусу, а в нижней части крышки выполнено вертикальное сквозное отверстие, посредством которого полость паза сообщена с полостью конденсатора.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что оно снабжено фильтром и сборником дистиллята, последовательно размещенными под конденсатором.




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