RU2055815C1

RU2055815C1 - Method and apparatus for natural waters and sewage purification

Info

Publication number: RU2055815C1
Application number: RU94013924A
Authority: RU
Inventors: Ю.П. Ткаченко
Original assignee: Акционерное общество "Российская корона"
Priority date: 1994-04-29
Filing date: 1994-04-29
Publication date: 1996-03-10

Abstract

FIELD: natural waters and sewage purification. SUBSTANCE: natural waters and sewage purification method provides for mixing of subjected to purification water and magnetic field treated oxygen-bearing medium in zone of impurities concentration and produced mixture is subjected to magnetic field action. Magnetic field action is exercised with magnetic induction value of 30 - 120 mT in zone of action. Water-air spray, every component of which is treated with permanent magnetic field, is used as oxygen-bearing medium. Method is realized by apparatus for natural water and sewage purification, that has source of oxygen-bearing medium, pipeline, mixer first block of magnetic treatment and at least one additional block of magnetic treatment located on pipeline. Block of magnetic treatment are made on permanent magnets. As a version apparatus is made capable to move in zone of impurities concentration. EFFECT: increased productivity. 9 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к очистке природных и сточных вод и может быть использовано при очистке естественных и искусственных водоемов, водохранилищ, водосборников и др. The invention relates to the purification of natural and waste waters and can be used in the treatment of natural and artificial reservoirs, reservoirs, catchments, etc.

Известен способ очистки природных и сточных вод [1] путем обработки воды в электромагнитном поле. Этот способ энергоемок, требует специальных приспособлений и добавок и годен лишь для очистки воды от белковых примесей, а потому не нашел широкого применения. A known method of purification of natural and waste water [1] by treating water in an electromagnetic field. This method is energy-intensive, requires special devices and additives, and is suitable only for purifying water from protein impurities, and therefore has not found wide application.

Ближайшим из известных к предлагаемому является способ очистки природных и сточных вод [2] путем перемешивания воды, подлежащей очистке, с кислородосодержащей средой и воздействия магнитным полем. The closest known to the proposed is a method of purification of natural and wastewater [2] by mixing the water to be treated with an oxygen-containing medium and exposure to a magnetic field.

Способ благодаря использованию кислородосодержащей среды расширяет область воздействия на примеси. The method through the use of an oxygen-containing medium expands the area of influence on impurities.

Способ реализован в устройстве для очистки природных и сточных вод, содержащем источник кислородосодержащей среды, трубопровод, смеситель и блок магнитной обработки. The method is implemented in a device for treating natural and wastewater containing an oxygen-containing medium source, a pipeline, a mixer and a magnetic processing unit.

Однако, и способ, и реализующее его устройство предполагают использование сложных электротехнических сооружений и энергоемких приборов, а также специально подготовленный технический персонал для его обслуживания. Кроме того, этот способ не позволяет производить очистку воды непосредственно в водоемах и водосборниках, особенно глубоководных, где загрязняющие примеси, например сероводород, концентрируются на значительной глубине (свыше 100 м). However, both the method and the device implementing it involve the use of complex electrical structures and energy-intensive devices, as well as specially trained technical personnel for its maintenance. In addition, this method does not allow the purification of water directly in water bodies and catchment areas, especially deep water, where contaminants, such as hydrogen sulfide, are concentrated at a considerable depth (over 100 m).

Таким образом, технический результат, получаемый при реализации изобретения, заключается в снижении энергоемкости, затрат на оборудование, упрощении обслуживания, а также в расширении области применения за счет возможности очистки водоемов и глубинных вод. Thus, the technical result obtained by the implementation of the invention is to reduce energy consumption, equipment costs, simplify maintenance, and also expand the scope due to the possibility of treating water bodies and deep waters.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе очистки природных и сточных вод, включающем перемешивание воды, подлежащей очистке, с кислородсодержащей средой и воздействие магнитным полем, воздействию магнитным полем подвергают кислородсодержащую среду, которую затем подают в зону концентрации примесей, где перемешивают с водой, подлежащей очистке, после чего воздействуют магнитным полем на полученную смесь, при этом воздействие магнитным полем осуществляют при величине магнитной индукции в зоне воздействия 30-120 мТл. The specified technical result is achieved by the fact that in the method of purification of natural and wastewater, including mixing the water to be treated with an oxygen-containing medium and exposure to a magnetic field, an oxygen-containing medium is exposed to the magnetic field, which is then fed to an impurity concentration zone, where it is mixed with water, to be cleaned, after which they are exposed to the resulting mixture with a magnetic field, and the magnetic field is applied at a magnetic induction in the exposure zone of 30-120 mT.

При этом перемешивание кислородсодержащей среды с водой и воздействие магнитным полем на полученную смесь осуществляют в различных точках зоны концентрации примесей. In this case, the mixing of the oxygen-containing medium with water and the effect of a magnetic field on the resulting mixture is carried out at various points in the impurity concentration zone.

В качестве кислородсодержащей смеси может быть использована водно-воздушная аэрозоль, при этом каждую из исходных компонент подвергают предварительной обработке магнитным полем при величине магнитной индукции в зоне обработки 30-120 мТл. A water-air aerosol can be used as an oxygen-containing mixture, with each of the initial components being pretreated with a magnetic field with a magnetic induction in the treatment zone of 30-120 mT.

Достижение упомянутого технического результата обеспечивается устройством для очистки природных и сточных вод, содержащем источник кислородсодержащей среды, трубопровод, смеситель и блок магнитной обработки, которое снабжено дополнительно, по меньшей мере одним блоком магнитной обработки, установленным на трубопроводе, при этом выход источника кислородсодержащей среды через трубопровод связан со входом смесителя, выход которого соединен с входом первого блока магнитной обработки. The achievement of the aforementioned technical result is provided by a device for purifying natural and wastewater containing an oxygen-containing medium source, a pipeline, a mixer and a magnetic processing unit, which is additionally equipped with at least one magnetic processing unit installed on the pipeline, while the output of the oxygen-containing medium source through the pipeline connected to the input of the mixer, the output of which is connected to the input of the first magnetic processing unit.

Устройство для очистки природных и сточных вод может содержать по меньшей мере два дополнительных блока магнитной обработки, а источник кислородсодержащей среды выполнен в виде смесителя, входы которого подключены через дополнительные трубопроводы к устройствам подачи сжатого воздуха и воды, при этом дополнительные блоки магнитной обработки размещены на дополнительных трубопроводах. При этом блоки магнитной обработки выполнены на постоянных магнитах и имеют магнитную индукцию в рабочем зазоре 30 120 мТл. Первый блок магнитной обработки может быть выполнен в виде набора пар постоянных магнитов, размещенных симметрично с чередующейся полярностью относительно рабочей зоны. Первый смеситель может быть выполнен в виде патрубка, в стенках которого размещены сопла, направленные под углом к оси патрубка. A device for treating natural and waste water may contain at least two additional magnetic treatment units, and the source of oxygen-containing medium is made in the form of a mixer, the inputs of which are connected via additional pipelines to the compressed air and water supply devices, while additional magnetic processing units are placed on additional pipelines. The magnetic processing units are made with permanent magnets and have magnetic induction in the working gap of 30 to 120 mT. The first magnetic processing unit can be made in the form of a set of pairs of permanent magnets placed symmetrically with alternating polarity relative to the working area. The first mixer can be made in the form of a nozzle, in the walls of which nozzles are placed, directed at an angle to the axis of the nozzle.

Устройство может быть выполнено с возможностью перемещения в зоне концентрации примесей. The device can be made with the possibility of movement in the concentration zone of impurities.

Известно, что свободный кислород действует как окислитель, способствуя разрушению органических соединений, коагуляции солей и т.д. It is known that free oxygen acts as an oxidizing agent, contributing to the destruction of organic compounds, coagulation of salts, etc.

Воздействие магнитным полем на кислородсодежащую среду, а в случае ее использования в виде водно-воздушной аэрозоли и дополнительное воздействие на исходные воду и воздух активизирует молекулы кислорода и тем самым способствует повышению химического потребления кислорода, биологического потребления кислорода, увеличивая его растворяющую способность и биологическую активность. The effect of a magnetic field on an oxygen-containing medium, and in the case of its use in the form of a water-air aerosol and an additional effect on the source water and air, activate oxygen molecules and thereby increase the chemical consumption of oxygen, the biological consumption of oxygen, increasing its dissolving ability and biological activity.

Обработка магнитным полем смеси, полученной от перемешивания кислородсодержащей среды с водой, подлежащей очистке, интенсифицирует эти окислительные процессы, повышая тем самым степень обеззараживания и очистки воды. The magnetic field treatment of the mixture obtained from mixing an oxygen-containing medium with water to be purified intensifies these oxidative processes, thereby increasing the degree of disinfection and purification of water.

На кислородсодержащую среду, например воздух, воздействуют магнитным полем путем пропускания воздуха через устройство на постоянных магнитах, магнитная индукция которого составляет 30-120 мТл, после чего ее подают в зону концентрации примесей, где производят перемешивание омагниченной кислородсодержащей среды с водой, подлежащей очистке. An oxygen-containing medium, such as air, is exposed to a magnetic field by passing air through a permanent magnet device, the magnetic induction of which is 30-120 mT, after which it is fed into the concentration zone of impurities, where the magnetized oxygen-containing medium is mixed with water to be purified.

При взаимодействии обработанного магнитным полем кислорода с примесями, содержащимися в воде, происходят интенсивное разложение и коагуляция солей, ионы металлов, соединяясь с кислородом, в большинстве случаев образуют нерастворимые окислы, которые выпадают в осадок и легко удаляются, ускоряется разрушение органических соединений, разлагая и обеззараживая бактериальную среду. В случае очистки воды от сероводорода наиболее эффективно использование обработанной в магнитном поле водно-воздушной аэрозоли, при соединении которой с водами, насыщенными сероводородом, и последующей обработке полученной смеси магнитным полем происходит немедленное окисление сероводорода с разделением на серу и водород, при этом сера коагулирует и идет на дно, а водород стремится на поверхность. Дополнительное же воздействие магнитным полем на исходные компоненты, воздух и воду ускоряет этот процесс и повышает его эффективность. During the interaction of oxygen treated with a magnetic field with impurities contained in water, salts are intensively decomposed and coagulated, metal ions, combined with oxygen, in most cases form insoluble oxides that precipitate and are easily removed, and the destruction of organic compounds is accelerated, decomposing and disinfecting bacterial environment. In the case of water purification from hydrogen sulfide, it is most efficient to use water-air aerosol treated in a magnetic field, when combined with water saturated with hydrogen sulfide, and then treat the resulting mixture with a magnetic field, the hydrogen sulfide is immediately oxidized with separation into sulfur and hydrogen, while sulfur coagulates and goes to the bottom, and hydrogen tends to the surface. The additional impact of the magnetic field on the starting components, air and water accelerates this process and increases its efficiency.

Осуществление способа в режиме постоянного изменения места перемешивания кислородсодержащей среды с водой позволяет эффективно очищать большие объемы загрязненных вод. Такой режим можно реализовать, разместив устройство, например, на подвижной платформе или на корабле. The implementation of the method in the mode of constantly changing the place of mixing of an oxygen-containing medium with water allows you to effectively clean large volumes of contaminated water. This mode can be implemented by placing the device, for example, on a moving platform or on a ship.

Способ осуществляется устройством, представленным на чертеже. The method is carried out by the device shown in the drawing.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для очистки природных и сточных вод; на фиг. 2 схема буксировки устройства в водоеме; на фиг. 3 вариант выполнения магнитной системы первого блока магнитной обработки. In FIG. 1 shows a schematic diagram of a device for treating natural and waste water; in FIG. 2 scheme for towing a device in a pond; in FIG. 3 embodiment of the magnetic system of the first magnetic processing unit.

Устройство для очистки природных и сточных вод содержит блок 1 магнитной обработки, вход которого соединен с выходом смесителя 2, связанного первым входом через трубопровод 3 с источником 4 кислородсодержащей среды, блок 5 магнитной обработки, размещенный на трубопроводе 3 подачи кислородсодержащей среды. Источником кислородсодержащей среды может быть компрессор, подающий в трубопровод 3 сжатый воздух, либо источник ионизированного воздуха или озона. A device for treating natural and waste water contains a magnetic treatment unit 1, the input of which is connected to the output of the mixer 2, connected by the first input through a pipe 3 to a source 4 of an oxygen-containing medium, a magnetic processing unit 5, located on the pipeline 3 of the supply of an oxygen-containing medium. The source of the oxygen-containing medium can be a compressor that supplies compressed air to the pipe 3, or a source of ionized air or ozone.

В случае использования в качестве кислородсодержащей среды водно-воздушной аэрозоли источник кислородсодержащей среды выполнен в виде смесителя 4, входы которого через трубопроводы 6 подключены к источнику 7 сжатого воздуха, например компрессору, и к устройству для подачи воды, например гидронасосу. In the case of using a water-air aerosol as the oxygen-containing medium, the source of the oxygen-containing medium is made in the form of a mixer 4, the inlets of which are connected through a pipe 6 to a compressed air source 7, such as a compressor, and to a water supply device, such as a hydraulic pump.

Смеситель 2 выполнен в виде патрубка с соплами 9, расположенными под углом к его оси. Для работ на больших глубинах в качестве трубопровода 3 используется гибкий водовод, а блок 1 магнитной обработки скреплен с основанием 10, на котором размещены источник 7 сжатого воздуха и устройство 8 для подачи воды, представляющие вместе с основанием 10 надводную часть устройства, стальным тросом 11. Трубопроводы 3 и 6 выполнены из неферромагнитного материала, а блоки 12 дополнительной магнитной обработки представляют собой устройства на постоянных магнитах с магнитной индукцией в рабочей зоне 30-120 мТл. Блоки 5 и 12 магнитной обработки размещены на трубопроводах 3 и 6 таким образом, чтобы соответственно кислородсодержащая смесь, воздух или вода при протекании проходили рабочую зону блока. Так, блок магнитной обработки может быть соединен с трубопроводом резьбовым или фланцевым соединением, становясь частью трубопровода, либо может быть смонтирован снаружи трубопровода, выполненного в виде гибкого водорода. The mixer 2 is made in the form of a pipe with nozzles 9 located at an angle to its axis. For work at great depths, a flexible water conduit is used as pipeline 3, and the magnetic processing unit 1 is fastened to a base 10, on which a compressed air source 7 and a water supply device 8 are placed, which together with the base 10 represent the surface part of the device, with a steel cable 11. Pipelines 3 and 6 are made of non-ferromagnetic material, and the additional magnetic processing units 12 are permanent magnet devices with magnetic induction in the working area of 30-120 mT. Magnetic processing blocks 5 and 12 are placed on pipelines 3 and 6 in such a way that, respectively, an oxygen-containing mixture, air or water during the flow pass the working area of the block. So, the magnetic processing unit can be connected to the pipeline by a threaded or flange connection, becoming a part of the pipeline, or it can be mounted outside the pipeline made in the form of flexible hydrogen.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Устройство размещается на надводном основании 10, например на подвижной платформе или на палубе судна любого типа. Смеситель 2 с блоком 1 магнитной обработки и трубопроводом 3, скрепленные тросом 11 опускаются на глубину концентрации загрязняющей примеси. При очистке естественного водоема от сероводорода эта глубина может достигать 150-500 м. Посредством устройства 8 для подачи воды через блок 12 магнитной обработки в смеситель 4 подается вода с поверхности водоема. На другой вход смесителя 4 от источника 6 подается сжатый воздух, прошедший магнитную обработку в блоке 12, в результате чего в смесителе 4 образуется кислородсодержащая смесь в виде водно-воздушной аэрозоли. Путем регулировки вентилей 13 подачи воздуха и поверхностной воды получают желаемое процентное соотношение воздуха и воды в аэрозоли. Полученная смесь под давлением через трубопровод 3 и блок 5 подается в смеситель 2, где перемешивается с водой, подлежащей очистке, которая затягивается в смеситель 2 через сопла 9 потоком кислородсодержащей смеси по принципу реактивного действия. The device is placed on a surface base 10, for example on a movable platform or on the deck of a vessel of any type. The mixer 2 with the magnetic processing unit 1 and the pipe 3, fastened with a cable 11 are lowered to the depth of the concentration of contaminants. When cleaning a natural reservoir of hydrogen sulfide, this depth can reach 150-500 m. By means of a device 8 for supplying water through the magnetic processing unit 12, water is supplied to the mixer 4 from the surface of the reservoir. At the other input of the mixer 4 from the source 6, compressed air is supplied that has undergone magnetic treatment in block 12, as a result of which an oxygen-containing mixture is formed in the mixer 4 in the form of a water-air aerosol. By adjusting the air supply and surface water valves 13, the desired percentage of air and water in the aerosol is obtained. The resulting mixture under pressure through the pipe 3 and block 5 is fed into the mixer 2, where it is mixed with water to be purified, which is drawn into the mixer 2 through nozzles 9 by the flow of an oxygen-containing mixture according to the principle of reactive action.

Полученная смесь, состоящая из омагниченного атмосферного воздуха, богатой кислородом омагниченной поверхностной воды и воды, подлежащей очистке, подается в блок 1 магнитной обработки и в виде барботажа выбрасывается в зону очистки. The resulting mixture, consisting of magnetized atmospheric air, oxygen-rich magnetized surface water and water to be treated, is fed to the magnetic processing unit 1 and is discharged into the treatment zone as a sparge.

В процессе перемешивания кислородсодержащей среды с водой, подлежащей очистке, начинается процесс взаимодействия кислорода с примесями, а под воздействием магнитного поля на смесь все происходящие процессы интенсифицируются, в результате чего происходит быстрая и эффективная очистка воды от загрязняющих примесей. Вышедшие из системы насыщенная кислородом поверхностная вода и воздушная масса устремляются к поверхности водоема, продолжая процесс окисления, очищая и обеззараживая воду. In the process of mixing an oxygen-containing medium with water to be purified, the process of interaction of oxygen with impurities begins, and under the influence of a magnetic field on the mixture, all the processes that occur are intensified, as a result of which a quick and effective purification of water from contaminants occurs. Out of the system, oxygen-rich surface water and air mass rush to the surface of the reservoir, continuing the oxidation process, purifying and disinfecting the water.

В случае использования в качестве кислородсодержащей среды потока атмосферного воздуха или озонной смеси смеситель 4 отсутствует и в качестве источника кислородсодержащей среды используется источник 7 сжатого воздуха или озонной смеси. In the case of using a stream of atmospheric air or an ozone mixture as an oxygen-containing medium, a mixer 4 is absent and a source of compressed air or ozone mixture 7 is used as a source of an oxygen-containing medium.

Способ очистки природных и сточных вод применим для очистки воды от любых примесей, которые при взаимодействии с кислородом разрушаются или коагулируют, особенно эффективно может быть использован для нейтрализации концентрированных сероводородных вод. The method of purification of natural and wastewater is applicable for purification of water from any impurities that, when interacting with oxygen, are destroyed or coagulate, can be especially effectively used to neutralize concentrated hydrogen sulfide waters.

Простота эксплуатации устройства и его недорогая стоимость позволяют оснастить такими устройствами любые судна, перемещающиеся в водоеме, и производить очистку больших объемов воды одновременно с выполнением плановых рейсов. The simplicity of operation of the device and its low cost make it possible to equip any vessel moving in a pond with such devices and to purify large volumes of water simultaneously with scheduled flights.

Claims

1. Способ очистки природных и сточных вод, включающий перемешивание воды, подлежащей очистке, с кислородсодержащей средой и воздействие магнитным полем, отличающийся тем, что воздействию магнитным полем подвергают кислородсодержащую среду, которую затем подают в зону концентрации примеси, где перемешивают с водой, подлежащей очистке, после чего воздействуют магнитным полем на полученную смесь, при этом воздействие магнитным полем осуществляют при величине магнитной индукции в зоне воздействия 30 - 120 мТл. 1. The method of purification of natural and waste water, including mixing the water to be treated with an oxygen-containing medium and exposure to a magnetic field, characterized in that the oxygen-containing medium is exposed to a magnetic field, which is then fed to an impurity concentration zone, where it is mixed with water to be treated then they are exposed to the resulting mixture by a magnetic field, and the magnetic field is applied at a magnetic induction in the impact zone of 30-120 mT.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемешивание кислородсодержащей смеси с водой и воздействие магнитным полем на полученную смесь осуществляют в различных точках зоны концентрации примесей. 2. The method according to claim 1, characterized in that the mixing of the oxygen-containing mixture with water and exposure to a magnetic field on the resulting mixture is carried out at various points in the concentration zone of impurities.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислородсодержащей среды используют водно-воздушную аэрозоль, при этом каждую из исходных компонент подвергают предварительной обработке постоянным магнитным полем при величине магнитной индукции в зоне обработки 30 - 120 мТл. 3. The method according to claim 1, characterized in that water-air aerosol is used as the oxygen-containing medium, and each of the initial components is pretreated with a constant magnetic field with a magnetic induction in the treatment zone of 30-120 mT.

4. Устройство для очистки природных и сточных вод, содержащее источник кислородсодержащей среды, трубопровод, смеситель и блок магнитной обработки, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительно по меньшей мере одним блоком магнитной обработки, установленным на трубопроводе, при этом выход источника кислородсодержащей среды через трубопровод связан с входом смесителя, выход которого соединен с входом первого блока магнитной обработки. 4. A device for treating natural and wastewater containing an oxygen-containing medium source, a pipeline, a mixer and a magnetic treatment unit, characterized in that it is provided with at least one magnetic processing unit installed on the pipeline, while the output of the oxygen-containing medium source through the pipeline connected to the input of the mixer, the output of which is connected to the input of the first magnetic processing unit.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере два дополнительных блока магнитной обработки, а источник кислородсодержащей среды выполнен в виде смесителя, выходы которого подключены к устройствам подачи сжатого воздуха и воды через дополнительные трубопроводы, на которых размещены дополнительные блоки магнитной обработки. 5. The device according to claim 4, characterized in that it contains at least two additional magnetic processing units, and the oxygen-containing medium source is made in the form of a mixer, the outputs of which are connected to compressed air and water supply devices through additional pipelines, on which additional magnetic processing blocks.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что блоки магнитной обработки выполнены на постоянных магнитах с магнитной индукцией в рабочей зоне 30 - 120 мТл. 6. The device according to claim 4, characterized in that the magnetic processing units are made with permanent magnets with magnetic induction in the working area of 30-120 mT.

7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что первый блок магнитной обработки выполнен в виде набора пар постоянных магнитов, размещенных относительно рабочей зоны симметрично и с чередующейся полярностью. 7. The device according to claim 4, characterized in that the first magnetic processing unit is made in the form of a set of pairs of permanent magnets placed symmetrically and alternating polarity relative to the working area.

8. Устройство по п.4, отличающееся тем, что первый смеситель выполнен в виде патрубка, в стенках которого расположены сопла, направленные под углом к оси патрубка. 8. The device according to claim 4, characterized in that the first mixer is made in the form of a pipe, in the walls of which there are nozzles directed at an angle to the axis of the pipe.

9. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью перемещения в зоне концентрации примесей. 9. The device according to claim 4, characterized in that it is made with the possibility of movement in the zone of concentration of impurities.