RU2453506C1 - Method of removing impurities from water and apparatus for realising said method - Google Patents
Method of removing impurities from water and apparatus for realising said method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2453506C1 RU2453506C1 RU2010146345/05A RU2010146345A RU2453506C1 RU 2453506 C1 RU2453506 C1 RU 2453506C1 RU 2010146345/05 A RU2010146345/05 A RU 2010146345/05A RU 2010146345 A RU2010146345 A RU 2010146345A RU 2453506 C1 RU2453506 C1 RU 2453506C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- mixing chamber
- chamber
- cylindrical mixing
- mass transfer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Physical Water Treatments (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится области очистки природных вод, различных сточных вод и может быть использовано для доочистки и обеззараживания водопроводной воды.The invention relates to the field of natural water treatment, various wastewater and can be used for the purification and disinfection of tap water.
Предшествующий уровеньPrior level
Известен аэратор (Патент RU 2021979, опубл. 30.10.1994 г., МПК5 C02F 3/12, C02F 3/16). Аэратор снабжен специальным водозаборным устройством в виде установленного коаксиально цельному валу кожуха в форме обратного усеченного конуса с расположенными на его верхнем большем основании тангенциальными водоприемными отверстиями для закручивания потока в кожухе. Ротор аэратора снабжен дугообразными лопастями, а также лопатками и имеет свободно вращающийся кольцевой ротор для создания гидродинамического удара и дробления пузырьков воздуха в режиме усиленной кавитации. При работе аэратора внутри кожуха образуются устойчивая воздушная воронка по оси потока и закрученный по поверхности кожуха поток воды из верхних слоев, что обеспечивает повышение степени насыщения воды воздухом, увеличение производительности, а также ресурса аэратора.Known aerator (Patent RU 2021979, publ. 30.10.1994, IPC 5 C02F 3/12, C02F 3/16). The aerator is equipped with a special water intake device in the form of a casing mounted coaxially to the integral shaft in the form of a reverse truncated cone with tangential water receiving holes located on its upper larger base for swirling the flow in the casing. The aerator rotor is equipped with arcuate blades, as well as blades and has a freely rotating ring rotor to create a hydrodynamic shock and crushing air bubbles in the enhanced cavitation mode. During operation of the aerator, a stable air funnel is formed inside the casing along the flow axis and a flow of water from the upper layers swirling along the casing surface, which ensures an increase in the degree of saturation of water with air, an increase in productivity, and also the resource of the aerator.
Недостатком этого устройства является недостаточно высокая степень насыщения воды кислородом. Данный аэратор не позволяет произвести безреагентную очистку воды и различных сточных вод,The disadvantage of this device is not a high degree of saturation of water with oxygen. This aerator does not allow reagent-free treatment of water and various wastewater,
Известен способ и устройство для кавитационной очистки воды от примесей (WO 2005082786, опубл. 09.09.2005 г., МПК7 C02F 1/3). Вода, подлежащая очистке от посторонних веществ, непрерывно проходит через линию, в которой установлено приспособление для сужения потока. При движении воды через подобное приспособление происходит увеличение ее скорости и снижение давления, что приводит к кавитации, поддерживаемой в управляемом режиме. Процесс кавитации вызывает разложение присутствующих в воде примесей с образованием менее вредных соединений. Очистка воды осуществляется без ее облучения и использования дополнительных источников энергии.A known method and device for cavitation treatment of water from impurities (WO 2005082786, publ. 09.09.2005, IPC 7
Недостатком данного способа и устройства является то, что кавитацию сложно провести в управляемом режиме и соответственно не достигается достаточная степень очистки водных сред от вредных соединений.The disadvantage of this method and device is that cavitation is difficult to conduct in a controlled manner and, accordingly, a sufficient degree of purification of aqueous media from harmful compounds is not achieved.
Известен способ обработки воды путем воздействия на нее воздухом и может найти применение как при очистке воды питьевого и хозяйственного назначения, так и при очистке сточных вод. Способ обработки воды включает ее аэрацию посредством эжекции воздуха водой и ее кавитацию. Для кавитации воды ее поток распыляют из форсунки под перепадом давления не менее 2 ати, а для ее аэрации эжектируемый воздух в распыленную воду подают после ее кавитации, после чего воду сепарируют от газообразных и твердых включений. Технический результат: эффективная очистка и обеззараживание воды без применения химических реагентов (Патент RU 2272791, опубл. 27.03.2006 г., МПК B01F 5/02).A known method of treating water by exposing it to air and can find application both in the treatment of drinking and household water, and in wastewater treatment. A method of treating water involves aeration thereof by ejecting air with water and its cavitation. For water cavitation, its flow is sprayed from the nozzle under a pressure drop of at least 2 atm, and for its aeration, the ejected air is supplied to the sprayed water after its cavitation, after which the water is separated from gaseous and solid inclusions. Effect: effective purification and disinfection of water without the use of chemical reagents (Patent RU 2272791, publ. 03/27/2006, IPC B01F 5/02).
Недостатком способа является сложная в техническом обслуживании установка очистки воды и сточных вод.The disadvantage of this method is difficult to maintain a water and wastewater treatment plant.
Для повышения эффективности кавитационной обработки потока жидкой среды предложен способ обработки потока жидкой среды в кавитационном реакторе (Патент RU 2254913, опубл. 27.06.2005 г., МПК7 B01J 19/10), в котором поток среды с заданной скоростью пропускают через кавитационный реактор, в котором устанавливают стоячую акустическую волну, вызывающую возникновение кавитации. В одной из плоскостей, параллельной колебательным смещениям частиц жидкой среды в акустической волне, поток ограничивают плоской диафрагмой. Внутри сечения, ограничивающего поток, плотность средней по времени потенциальной энергии кавитации устанавливают не меньшей, чем ее среднее по объему реактора значение в отсутствие диафрагмы.To improve the efficiency of cavitation treatment of a fluid flow, a method for processing a fluid flow in a cavitation reactor is proposed (Patent RU 2254913, published June 27, 2005, IPC 7 B01J 19/10), in which a fluid flow is passed through a cavitation reactor at a given speed, in which a standing acoustic wave is established, causing cavitation. In one of the planes parallel to the vibrational displacements of the particles of a liquid medium in an acoustic wave, the flow is limited by a flat diaphragm. Inside the flow restriction section, the density of the time-average potential cavitation energy is set to no less than its average value over the volume of the reactor in the absence of a diaphragm.
Недостатком данного способа является недостаточно высокая степень очистки воды.The disadvantage of this method is the insufficiently high degree of water purification.
Для увеличения степени очистки воды без использования реагентов предлагается использование закрученного потока с использованием различных установок.To increase the degree of water purification without the use of reagents, the use of a swirling flow using various installations is proposed.
Наиболее близким решением к заявляемому является способ очистки воды от железа и устройство. Способ включает подачу очищаемой воды в устройство для очистки, организацию закрученного водного потока, подачу по оси последнего атмосферного воздуха, обеспечивая насыщение воды кислородом, и раздельные выводы из устройства очищенной воды и нерастворимых примесей. Закрученный поток, насыщенный кислородом, тангенциально подают в цилиндрическую емкость, закручивая его с осью, ортогональной оси подаваемого закрученного потока, образовавшиеся в потоке нерастворимые примеси, концентрирующиеся по периферии, выводят в ловушку, а основной поток дополнительно пропускают через фильтрующий элемент перед выводом из устройства (Заявка RU 96108537, опубл. 27.07.1998 г., МПК6 C02F 1/78).The closest solution to the claimed is a method of purifying water from iron and a device. The method includes the supply of purified water to the purification device, the organization of a swirling water stream, the axial supply of atmospheric air, providing oxygen saturation of the water, and separate conclusions from the purified water device and insoluble impurities. The swirling stream, saturated with oxygen, is tangentially fed into a cylindrical container, twisting it with an axis orthogonal to the axis of the supplied swirling stream, insoluble impurities formed in the stream, concentrating around the periphery, are trapped, and the main stream is additionally passed through the filter element before being output from the device ( Application RU 96108537, published on July 27, 1998, IPC 6
Устройство для реализации данного способа включает цилиндрическую камеру смешивания потока очищаемой воды с воздухом, воздухоподающую трубу, входящую в геометрический центр торца камеры, ловушку для сбора нерастворимых примесей и раздельные выводы из устройства очищенной воды и нерастворимых примесей. Оно снабжено цилиндрической емкостью, в средней части которой помещен фильтрующий элемент, образующий в донной части коллектор очищенной воды с выводом ее из устройства, в геометрическом центре верхнего торца емкости установлен клапан для сброса отработанной воздуха, при этом емкость соединена с камерой патрубком, один конец которого соединен с геометрическим центром торца камеры, противоположного торцу с воздушной трубой, а в другой конец патрубка тангенциально введен через боковую поверхность емкости в верхнюю ее часть, свободную от фильтрующего элемента, при этом ловушка соединена с верхней частью емкости патрубком с запорным устройством через боковую ее поверхность.A device for implementing this method includes a cylindrical chamber for mixing the flow of purified water with air, an air supply pipe entering the geometric center of the chamber end, a trap for collecting insoluble impurities, and separate conclusions from the device for purified water and insoluble impurities. It is equipped with a cylindrical tank, in the middle part of which there is a filter element forming a purified water collector in the bottom with its outlet from the device, a valve for exhaust air discharge is installed in the geometric center of the upper end of the tank, while the tank is connected to the chamber by a pipe, one end of which connected to the geometric center of the end of the chamber opposite to the end with the air pipe, and tangentially introduced through the side surface of the container into the upper part of the chamber, which is free from a filter element, while the trap is connected to the upper part of the tank by a pipe with a locking device through its lateral surface.
Недостатком вышеописанных устройств является то, что скоростной закрученный поток быстро теряет свои свойства, в результате чего не хватает времени для превращения примесей в водном потоке в нерастворимый осадок, поэтому необходимо введение дополнительных фильтрующих элементов, что усложняет систему очистки потока.The disadvantage of the above devices is that the high-speed swirling flow quickly loses its properties, as a result of which there is not enough time to turn impurities in the water stream into an insoluble precipitate, therefore it is necessary to introduce additional filtering elements, which complicates the flow cleaning system.
Известно устройство для очистки воды от железа, включающее цилиндрическую камеру для организации закрученного потока, ловушку для сбора нерастворимых примесей, раздельные выводы для очищенной воды и нерастворимых примесей. Во входной части камеры установлен патрубок для ввода очищаемой воды, проходящей через завихритель в камеру, ловушка выполнена двухсекционной, причем первая секция выполнена в виде кольцевой цилиндрической емкости, охватывающей цилиндрическую камеру и сообщающуюся с ней с помощью, по меньшей мере, одного ряда осесимметричных отверстий, расположенных по периметру цилиндрической камеры в плоскости, перпендикулярной оси вращения потока, вторая секция выполнена в виде цилиндра, верхний торец которого служит дном цилиндрической камеры, на котором выполнены осесимметричные отверстия по диаметру, коаксиальному оси вращения потока, выводы для нерастворимых примесей расположены в нижней части обеих секций ловушки, а площадь осесимметричных отверстий во второй секции ловушки не превышает 20% площади поперечного сечения вывода для очищенной воды, при этом диаметр, на котором расположены осесимметричные отверстия второй секции ловушки, больше диаметра противоположного глухого торца цилиндрической камеры (Заявка RU 2006118625, опубл. 20.12.2007 г., МПК C02F 1/78).A device for cleaning water from iron is known, including a cylindrical chamber for organizing a swirling flow, a trap for collecting insoluble impurities, separate conclusions for purified water and insoluble impurities. In the inlet part of the chamber there is a nozzle for introducing purified water passing through the swirl into the chamber, the trap is made two-sectional, and the first section is made in the form of an annular cylindrical container, covering the cylindrical chamber and communicating with it using at least one row of axisymmetric holes, located along the perimeter of the cylindrical chamber in a plane perpendicular to the axis of rotation of the flow, the second section is made in the form of a cylinder, the upper end of which serves as the bottom of the cylindrical chamber, where axisymmetric holes are made in diameter coaxial to the axis of rotation of the flow, the conclusions for insoluble impurities are located in the lower part of both sections of the trap, and the area of axisymmetric holes in the second section of the trap does not exceed 20% of the cross-sectional area of the outlet for purified water, while the diameter on which located axisymmetric holes of the second section of the trap, larger than the diameter of the opposite blind end of the cylindrical chamber (Application RU 2006118625, publ. December 20, 2007, IPC
Данное устройство обладает теми же недостатками, что и вышеописанное устройство.This device has the same disadvantages as the above device.
Как видно из описанного выше в настоящее время существует потребность в разработке способов и устройств для безреагентной очистки воды с высокой степенью, позволяющих очищать различные сточные воды, а также очищать и обеззараживать питьевую воду, доочищать и обеззараживать водопроводную воду и проводить обработку природных вод.As can be seen from the above, there is currently a need for the development of methods and devices for reagent-free water purification with a high degree, which allow purifying various wastewaters, as well as purifying and disinfecting drinking water, purifying and disinfecting tap water, and treating natural waters.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей, решаемой настоящим изобретением, является разработка эффективного способа удаления примесей из водных растворов без введения реагентов, с высокой заданной степенью очистки воды, с одновременным сокращением длительности процесса очистки и разработка устройства для реализации способа.The problem solved by the present invention is the development of an effective method for removing impurities from aqueous solutions without introducing reagents with a high specified degree of water purification, while reducing the duration of the cleaning process and developing a device for implementing the method.
Поставленная задача решается с помощью способа очистки воды от примесей, включающего подачу очищаемой воды в цилиндрическую камеру смешивания, организацию закрученного водного потока, подачу по оси камеры смешивания атмосферного воздуха для обеспечения насыщения воды кислородом и вывод из цилиндрической камеры смешивания воды и нерастворимых примесей. В цилиндрической камере смешивания организуют стоячую волну, для создания которой цилиндрическую камеру смешивания делят на верхнюю камеру массообмена и нижнюю камеру массообмена с помощью перегородки с коаксиальным отверстием относительно воздухоподающей трубы и перепускными каналами по периферии для подачи воздуха и перетока воды. Водный поток для очистки закручивают в нижней камере массообмена с заданной скоростью по периферии для создания разрежения вдоль центральной оси цилиндрической камеры смешивания, всасывания атмосферного воздуха и образования двух встречных водных потоков в нижней и верхней камерах массообмена, взаимодействующих между собой с образованием стоячей волны и одновременным насыщением водного потока кислородом. Образовавшиеся в водном потоке нерастворимые мелкодисперсные примеси, концентрирующиеся по периферии закрученного потока в цилиндрической камере смешивания, выводят из цилиндрической камеры смешивания через проницаемую стенку в боковой поверхности верхней камеры массообмена в емкость большего объема.The problem is solved by a method of purifying water from impurities, including supplying purified water to a cylindrical mixing chamber, organizing a swirling water stream, supplying atmospheric air along the axis of the mixing chamber to ensure oxygen saturation of the water, and removing water and insoluble impurities from the cylindrical mixing chamber. A standing wave is organized in the cylindrical mixing chamber, to create which the cylindrical mixing chamber is divided into the upper mass transfer chamber and the lower mass transfer chamber by means of a partition with a coaxial hole relative to the air supply pipe and bypass channels along the periphery for air supply and water flow. The purification water stream is twisted in the lower mass transfer chamber at a predetermined speed along the periphery to create a vacuum along the central axis of the cylindrical mixing chamber, draw in atmospheric air and form two oncoming water flows in the lower and upper mass transfer chambers, interacting with each other with the formation of a standing wave and simultaneous saturation water flow with oxygen. Insoluble finely dispersed impurities formed in the water stream, which concentrate around the periphery of the swirling stream in a cylindrical mixing chamber, are removed from the cylindrical mixing chamber through a permeable wall in the side surface of the upper mass transfer chamber to a larger container.
Поставленная задача решается также с помощью устройства для очистки воды, включающего цилиндрическую камеру смешивания потока очищаемой воды с воздухом, воздухоподающую трубу, направленную в центр торца камеры, емкость для сбора нерастворимых примесей и раздельные выводы из устройства очищенной воды и нерастворимых примесей. Цилиндрическая камера смешивания сверху закрыта крышкой, через центр которой установлена воздухоподающая труба.The problem is also solved using a device for water purification, including a cylindrical chamber for mixing the flow of purified water with air, an air supply pipe directed to the center of the chamber end, a container for collecting insoluble impurities and separate conclusions from the device for purified water and insoluble impurities. The cylindrical mixing chamber is closed from above by a lid, through the center of which an air supply pipe is installed.
Цилиндрическая камера смешивания разделена на верхнюю камеру массообмена и нижнюю камеру массообмена с помощью перегородки с коаксиальным отверстием относительно воздухоподающей трубы и перепускными каналами по периферии. Нижняя камера массообмена образована в нижней части торцом цилиндрической камеры смешивания и снабжена по крайней мере двумя тангенциальными патрубками для подвода очищаемой воды и закручивания водного потока. В перегородке выполнены перепускные каналы по периферии для пропуска сгустков и твердых включений в верхнюю камеру массообмена. В боковой поверхности верхней камеры массообмена выполнена проницаемая стенка для выхода обработанного водного потока в емкость большего объема, в которой установлена по крайней мере одна цилиндрическая камера смешивания. В нижней части емкости имеется патрубок для вывода образовавшихся нерастворимых веществ и патрубок чистой воды, а в верхней части емкости установлен патрубок для отвода отработанного воздуха.The cylindrical mixing chamber is divided into an upper mass transfer chamber and a lower mass transfer chamber by means of a partition with a coaxial hole relative to the air supply pipe and bypass channels at the periphery. The lower mass transfer chamber is formed in the lower part by the end face of the cylindrical mixing chamber and is equipped with at least two tangential nozzles for supplying purified water and swirling the water stream. In the partition, bypass channels are made along the periphery for passing clots and solid inclusions into the upper mass transfer chamber. A permeable wall is made in the lateral surface of the upper mass transfer chamber for the treated water stream to exit into a larger container in which at least one cylindrical mixing chamber is installed. In the lower part of the tank there is a pipe for removing insoluble substances and clean water pipe, and in the upper part of the tank there is a pipe for exhaust air.
Устройство для очистки воды предпочтительно имеет насосы для подачи очищаемой воды, коллектор очищаемой воды, линию трубопроводов и автоматическое управление.The water treatment apparatus preferably has pumps for supplying the water to be treated, a water purifier collector, a pipe line and automatic control.
В устройстве для очистки воды в качестве проницаемой стенки предпочтительно использована сетка или проницаемая стенка получена путем выполнения отверстий заданного размера в боковой поверхности верхней камеры массообмена.In the water treatment apparatus, a mesh is preferably used as the permeable wall, or the permeable wall is obtained by making holes of a given size in the side surface of the upper mass transfer chamber.
Предпочтительно в крышке верхней части цилиндрической камеры смешивания имеется коаксиальное отверстие относительно воздухоподающей трубы.Preferably, in the cap of the upper part of the cylindrical mixing chamber there is a coaxial hole relative to the air supply pipe.
Предпочтительно в емкости установлены по крайней мере две цилиндрические камеры смешивания.Preferably, at least two cylindrical mixing chambers are installed in the container.
Способ реализуется следующим образом: через периферийную область цилиндрической камеры смешивания (нижнюю камеру массообмена) прокачивают по тангенциальным патрубкам очищаемую воду, образовавшийся закрученный поток имеет ячеистую структуру, при этом создается разрежение вдоль оси вращения потока, что обеспечивает направление туда потока воздуха, который, распространяясь навстречу водному потоку с задаваемой скоростью, встречает уже активные ионы, реагирует с ними и, достигнув периферии верхней камеры массообмена с основным потоком, уводит из зоны реакции образовавшиеся вещества через боковую поверхность верхней камеры массообмена, в которой установлена сетка с заданными размерами отверстий.The method is implemented as follows: purified water is pumped through tangential nozzles through the peripheral region of the cylindrical mixing chamber (the resulting swirling flow has a cellular structure, and a vacuum is created along the axis of rotation of the flow, which ensures the direction of the air flow, which propagates towards to the water flow with a given speed, it encounters already active ions, reacts with them and, reaching the periphery of the upper mass transfer chamber with the main flow, removes the formed substances from the reaction zone through the lateral surface of the upper mass transfer chamber, in which a grid with specified hole sizes is installed.
Известно, что вода является лучшим растворителем минеральных солей. При предложенном способе организованного закрученного потока с образованием стоячей волны соли при высоких скоростях перемешивания диссоциируют, распадаются на ионы. Вода образует положительно заряженные ионы водорода и гидроксильные группы ОН. В водном растворе большой массы идет ионообмен, получившиеся при этом нерастворимые соединения выпадают в осадок, вода освобождается от растворенных в ней веществ и приходит к равновесному составу. Предложенная организация ионообмена растворенных солей и вывода полученных веществ реакции из зоны реакции стало возможной при организации по предложенному способу встречных закрученных потоков, управляемых в зависимости от необходимого качества очистки воды.It is known that water is the best solvent for mineral salts. With the proposed method, an organized swirling flow with the formation of a standing wave of salt at high mixing speeds dissociates, decays into ions. Water forms positively charged hydrogen ions and OH hydroxyl groups. In an aqueous solution of large mass, ion exchange occurs, the resulting insoluble compounds precipitate, water is freed from the substances dissolved in it and reaches an equilibrium composition. The proposed organization of ion exchange of dissolved salts and the withdrawal of the obtained reaction substances from the reaction zone was made possible by the organization of the counter-swirling flows controlled by the proposed method, depending on the required quality of water purification.
Наибольшая скорость химического процесса с участием твердой фазы соответствует случаю максимальной площади соприкосновения фаз. В предлагаемом способе взаимодействуют встречные закрученные водные потоки и происходит быстрый ионообмен.The highest speed of the chemical process involving the solid phase corresponds to the case of the maximum contact area of the phases. In the proposed method, countercurrent swirling water flows interact and fast ion exchange occurs.
В результате интенсификации процесса, в соответствии с предлагаемым способом, все реакции: окисления-восстановления, замещения, нейтрализации, частичного электролиза воды и т.д. идут до конца. При наличии ионов железа в очищаемой воде непосредственно в устройстве образуется гидроокись железа (III) молекулярной степени дисперсности с получением затем геля заданной структуры с необходимыми свойствами, которая позволяет соосадить практически многие примесиAs a result of the intensification of the process, in accordance with the proposed method, all reactions: oxidation-reduction, substitution, neutralization, partial electrolysis of water, etc. go to the end. In the presence of iron ions in the water to be treated directly, iron (III) hydroxide of molecular dispersion is formed directly in the device, and then a gel of a given structure with the necessary properties is obtained, which allows precipitating practically many impurities
За счет ионообмена легко удаляются кальций, магний, марганец и другие. Образовавшиеся зародыши нерастворимых соединений имеют размер до 5 ангстрем, что не позволяет удержать их в классических фильтрах.Due to ion exchange, calcium, magnesium, manganese and others are easily removed. The resulting nuclei of insoluble compounds have a size of up to 5 angstroms, which does not allow them to be retained in classical filters.
Гидроокиси железа при своем образовании способны встраивать в свою структуру эти зародыши, например оксиды железа превращаются в кристаллогидраты и укрупняются, образуя хлопья, то есть происходит соосаждение гидроокисью железа.During their formation, iron hydroxides are able to incorporate these nuclei into their structure, for example, iron oxides are converted to crystalline hydrates and coarsened, forming flakes, that is, iron hydroxide coprecipitation occurs.
Очищаемую воду разгоняют до заданной скорости, закручивают, заставляют проходить по криволинейной траектории вдоль проницаемой перфорированной стенки, за которой в емкости большого объема поддерживают давление, равное статическому давлению за перфорированной сеткой. За счет динамического давления закрученного потока хлопья вместе с водой проходят через проницаемую стенку в верхней части цилиндрической камеры смешивания и остаются в большом объеме емкости, позволяя молекулам воды отскочить обратно в закрученный поток, столкнувшись со стенкой, то есть статическим давлением в емкости большего объема. В емкости большего объема скапливается в виде «киселя» большая масса кристаллогидратов, гидроокисей и зародышей не растворимых, вновь образовавшихся соединений, которая и является основным осветляющим воду средством от зародышей нерастворимых веществ.The purified water is accelerated to a predetermined speed, twisted, forced to pass along a curved path along a permeable perforated wall, behind which a pressure equal to the static pressure behind the perforated mesh is maintained in a large volume tank. Due to the dynamic pressure of the swirling flow stream, the flakes together with water pass through the permeable wall in the upper part of the cylindrical mixing chamber and remain in a large volume of the tank, allowing water molecules to bounce back into the swirling flow, colliding with the wall, i.e., static pressure in a larger tank. A large mass of crystalline hydrates, hydroxides and embryos of insoluble, newly formed compounds accumulate in a “jelly” capacity in a larger volume, which is the main water-clarifying agent for embryos of insoluble substances.
Краткое описание фигур чертежей.A brief description of the figures of the drawings.
На Фиг.1 показана цилиндрическая камера смешивания, в которой происходит преобразование жидкостного потока.Figure 1 shows a cylindrical mixing chamber in which a liquid stream is converted.
На Фиг.2 показан разрез цилиндрической камеры смешения по А-А, на Фиг.3 - разрез по Б-Б.Figure 2 shows a section of a cylindrical mixing chamber along aa, figure 3 is a section along bb.
На Фиг.4 показана схема очистки воды, содержащая две цилиндрические камеры смешивания.Figure 4 shows a water treatment scheme containing two cylindrical mixing chambers.
Цилиндрическая камера смешивания, в которой происходит преобразование многофазного жидкого потока, состоит из двух камер массообмена: нижней 1 и верхней 2. Нижняя камера массообмена 1 образована в нижней части торцом цилиндрической камеры смешивания. Верхняя камера массообмена 2 закрыта крышкой 3. Верхняя 2 и нижняя 1 камеры массообмена сообщаются между собой через коаксиальное отверстие 4. По центру крышки 3 установлена воздухоподающая труба 5.The cylindrical mixing chamber, in which the multiphase liquid stream is converted, consists of two mass transfer chambers: lower 1 and upper 2. The lower
Камеры массообмена нижняя 1 и верхняя 2 связаны между собой перепускными каналами 6.Mass transfer chambers lower 1 and upper 2 are
В боковой поверхности верхней камеры массообмена 2 цилиндрической камеры смешивания выполнена проницаемая стенка, например в виде сетки 7, для выхода обработанного жидкого потока в емкость большего размера, в которой установлена цилиндрическая камера смешивания, или на боковой поверхности верхней камеры массообмена 2 цилиндрической камеры смешивания выполнены отверстия заданного размера.A permeable wall is made in the side surface of the upper
В перегородке 8 выполнено коаксиальное отверстие 4 относительно воздухоподающей трубы 5 и перепускные каналы 6.In the
Нижняя камера массообмена 1 цилиндрической камеры смешивания снабжена тангенциальными патрубками 9 для подвода очищаемой воды.The lower
В крышке 3 выполнено коаксиальное отверстие 10 относительно воздухоподающей трубы 5, для уменьшения гидравлического сопротивления цилиндрической камеры смешивания по предпочтительному варианту.In the lid 3, a coaxial hole 10 is made relative to the air supply pipe 5, in order to reduce the hydraulic resistance of the cylindrical mixing chamber according to the preferred embodiment.
По другому варианту выполнения устройства коаксиальное отверстие 10 в крышке 3 может отсутствовать в цилиндрической камере смешивания.In another embodiment, the coaxial hole 10 in the lid 3 may not be present in the cylindrical mixing chamber.
В емкости большего размера 15 установлена цилиндрическая камера смешивания, в которой верхняя камера массообмена 2 сообщена с нижней камерой массообмена 1 коаксиальным отверстием 4 и перепускными каналами 6 и тангенциальными патрубками 9 для подвода обрабатываемой воды. В нижней части емкости 15 выполнен патрубок 11 для вывода образовавшихся нерастворимых веществ и патрубок 12 для выхода очищенной воды. В верхней части емкости 15 установлен патрубок 13 для отвода отработанного воздуха. Устройство имеет насос 14 для подачи исходной очищаемой воды.A
Устройство работает следующим образом: исходную очищаемую воду подают насосом 14 в нижнюю камеру массообмена 1 цилиндрической камеры смешивания, где она закручивается и за счет разрежения по центру всасывает в себя воздух из воздухоподающей трубы 5, образуя гидрозоль и зону реакции ионообмена благодаря образованию стоячей акустической волны. Гидрозоль вращается с задаваемой скоростью. Во вращающемся потоке гидрозоля продолжаются процессы ионообмена.The device operates as follows: the source purified water is pumped into the lower
Крупные образования (сгустки), следуя за вращающимся потоком в силу инерции, сосредотачиваются вдоль периферийной части камер массообмена, сообщающихся через перепускные каналы 6, и, накапливаясь в верхней камере массообмена 2 цилиндрической камеры смешивания, выталкивают друг друга через коаксиальное отверстие 4. Через свободную поверхность в емкости 15 выходит отработанный воздух через патрубок 13. Образующиеся хлопья нерастворимых веществ периодически выводят из емкости 15 через патрубок 11 и утилизируют. Воду с необходимой степенью очистки через патрубок 12 направляют потребителю.Large formations (clots), following a rotating flow due to inertia, are concentrated along the peripheral part of the mass transfer chambers, communicating through the
Лучший вариант осуществления изобретенияThe best embodiment of the invention
Заявленное устройство может легко переналаживаться на большую производительность за счет установки большего числа цилиндрических камер смешивания и увеличения скорости потока.The claimed device can be easily readjusted for greater productivity by installing a larger number of cylindrical mixing chambers and increasing the flow rate.
На Фиг.4 показано устройство, включающее две цилиндрические камеры смешивания, которое является оптимальным в промышленном применении: в одной камере происходит очистка подаваемой воды, а в другой камере происходит выгрузка продуктов реакции.Figure 4 shows a device comprising two cylindrical mixing chambers, which is optimal in industrial applications: in one chamber, the feed water is purified, and in the other chamber, the reaction products are unloaded.
Скорость и время циркуляции в цилиндрических камерах смешивания поддерживается автоматически для проведения обработки в режиме стоячей волны, с использованием известных средств для автоматизации, а также использования заданных программ и компьютерного управления в зависимости от заданных условий проведения очистки и состава подаваемой воды на очистку.The speed and time of circulation in the cylindrical mixing chambers is maintained automatically for processing in the standing wave mode, using known means for automation, as well as the use of predetermined programs and computer control depending on the specified conditions for the treatment and the composition of the supplied water for treatment.
Предлагаемое устройство дает возможность последовательного соединения в одной установке нескольких закрученных потоков, по-разному организованных. Сброс отработанного воздуха осуществляется в емкости 15 большего размера (аккумуляторе-успокоителе) через свободную поверхность воды. Сброс нерастворимых примесей из емкости 15 можно произвести автоматическим гидросмывом.The proposed device enables serial connection in one installation of several swirling flows, organized in different ways. The discharge of exhaust air is carried out in a larger tank 15 (battery-damper) through the free surface of the water. The discharge of insoluble impurities from the
Емкость 15 может иметь любую форму и объем (например, иметь прямоугольное сечение). Предлагаемое устройство позволяет проводить глубокую очистку различных сточных вод без дополнительного использования фильтрующего элемента, его роль выполняет гидрогель, образующийся в устройстве, при росте кристалл гидратов происходит встраивание в их структуру «зародышей» веществ, менее 5 ангстрем, образовавшихся в цилиндрической камере смешивания в процессе массообмена.The
Скорость закрученного потока для очистки водных сред с разным содержанием примесей является переменной величиной. Большим преимуществом данного устройства является отсутствие при проведении очистки фильтрующего элемента, который необходимо регенерировать. В предлагаемом устройстве кристаллогидраты выводятся вместе с поглощенными нерастворимыми образовавшимися веществами.The swirling flow rate for the purification of aqueous media with different impurities is a variable. A big advantage of this device is the absence of a filter element that needs to be regenerated during cleaning. In the proposed device, crystalline hydrates are removed together with the absorbed insoluble formed substances.
Предлагаемый способ реализуется с помощью заявленного устройства следующим образом: очищаемая вода подается с помощью насоса 14 под давлением, обеспечивающим необходимую скорость в подводящие тангенциальные патрубки 9, в соответствии с первым законом Ньютона прямолинейными струями. Наталкиваясь на криволинейную поверхность цилиндрической камеры смешивания, она растекается в соответствии с уравнениями Новье-Стокса по трем координатам в каждой точке кусочно-линейными струями. Визуально гладкозакрученная струя, заполняющая весь объем нижней камеры массообмена 1, создает вдоль центральной оси свободное пространство (разрежение). Через установленную в это пространство воздухоподводяшую трубу 5 воздух всасывается, доходит до дна нижней камеры массообмена 1 цилиндрической камеры смешивания и растекается по дну концентрично от центральной оси до границы с поверхностью очищаемой воды. Далее вступает в силу инерционный закон вращательного движения, увлекающий воздух от центра к периферии по коридорам между струями Новье-Стоксовского движения, этим самым образуя встречное движение: вода-воздух. Вода с включениями воздуха движется от периферии к центру (радиальный сток) и, следуя далее через коаксиальное отверстие 4 между перегородкой 8 и воздухоподводящей трубой 5, в верхнюю камеру массообмена 2 цилиндрической камеры смешивания, образуя гладкую закрученную струю, состоящую из жидкой и газообразных фаз. В процессе химических превращений появляется нерастворимая твердая фаза. Поток становится трехфазным. Часть этого потока сбрасывается через сетку 7 в емкость 15 с жидкостью. Через свободную поверхность жидкости в емкости 15 отработанный воздух через патрубки 13 выходит наружу, а твердая нерастворимая фаза, коагулируя, оседает на дно емкости 15 большого объема или принудительно загоняется в гидродинамическую ловушку, расположенную в емкости 15 (на Фиг.4 не показана). Так как цилиндрическая камера смешивания полностью погружена в жидкость в емкости 15, то через коаксиальное отверстие 10 из емкости 15 жидкость устремляется в цилиндрическую камеру смешивания в область разрежения и далее вслед за воздухом в гладкую закрученную струю, тем самым загружая закрученный поток дополнительной массой.The proposed method is implemented using the claimed device as follows: the purified water is supplied using a pump 14 under pressure, providing the necessary speed to the
По условию постоянства момента импульса скорость (линейная и вращательная) закрученного потока уменьшается, разрежение в осевой области падает и в нее уменьшается поступление жидкости и воздуха.By the condition of constant angular momentum, the velocity (linear and rotational) of the swirling flow decreases, the rarefaction in the axial region decreases and the flow of liquid and air decreases into it.
Закрученный поток, продолжая вращение, освобождается от избыточной массы (сбрасывая ее через сетку 7) и разгоняется, тем самым повышая разрежение приосевой области и создавая условия для повторения цикла. При этих условиях образуется стоячая волна.The swirling flow, continuing rotation, is freed from excess mass (dropping it through the grid 7) and accelerates, thereby increasing the rarefaction of the axial region and creating conditions for the repetition of the cycle. Under these conditions, a standing wave is formed.
По закону Паскаля стоячая волна сферична (то есть распространяется во все стороны одинаково) и, отражаясь от твердых неподвижных стенок устройства, интерферирует. Появляется множество резонансных пиков, которые разрушают крупные включения и способствуют ускорению химических реакций.According to Pascal’s law, a standing wave is spherical (that is, it propagates in all directions equally) and, reflecting from the solid motionless walls of the device, interferes. Many resonant peaks appear that destroy large inclusions and help accelerate chemical reactions.
Кроме этого, перепускные каналы 6 в перегородке 8 и коаксиальные отверстия 4 и 10 в цилиндрической камере смешивания способствуют перемешиванию.In addition, the
Технический результат предлагаемого изобретения состоит в интенсификации процессов очистки природных и сточных вод от различных примесей без применения химических реагентов.The technical result of the invention consists in the intensification of the processes of purification of natural and wastewater from various impurities without the use of chemical reagents.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Изобретение может быть использовано для очистки природных и сточных вод, в коммунальных сооружениях для очистки сточных вод, для очистки воды от железа, от гидроокислов различных элементов и может быть использовано на предприятиях, занимающихся очисткой и использованием сточных вод, для очистки стоков от индивидуальных домов.The invention can be used for the treatment of natural and wastewater, in public buildings for wastewater treatment, for the purification of water from iron, from hydroxides of various elements and can be used in enterprises engaged in the treatment and use of wastewater, for wastewater treatment from individual houses.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010146345/05A RU2453506C1 (en) | 2008-04-21 | 2008-04-21 | Method of removing impurities from water and apparatus for realising said method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010146345/05A RU2453506C1 (en) | 2008-04-21 | 2008-04-21 | Method of removing impurities from water and apparatus for realising said method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2453506C1 true RU2453506C1 (en) | 2012-06-20 |
Family
ID=46681033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010146345/05A RU2453506C1 (en) | 2008-04-21 | 2008-04-21 | Method of removing impurities from water and apparatus for realising said method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2453506C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2629066C1 (en) * | 2016-02-25 | 2017-08-24 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Евробион" | Non-chemical water treatment device |
| RU178732U1 (en) * | 2017-09-29 | 2018-04-18 | Виталий Владимирович Ряшенцев | Reactor for water purification by oxidation of impurities |
| EA035730B1 (en) * | 2019-04-24 | 2020-07-31 | Павел Александрович Мёдов | Method for cleaning liquid from impurities and device for implementation thereof |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2043304C1 (en) * | 1991-04-23 | 1995-09-10 | Баркар Леонид Иванович | Device for sewage treatment |
| RU96108537A (en) * | 1996-04-24 | 1998-07-27 | Н.И. Машугин | METHOD FOR WATER TREATMENT FROM IRON AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION |
| RU2272791C1 (en) * | 2004-09-06 | 2006-03-27 | Гончаренко Михаил Эдуардович | Water treatment process |
| RU2006118625A (en) * | 2006-05-29 | 2007-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Агросервис" (RU) | DEVICE FOR CLEANING WATER FROM IRON |
-
2008
- 2008-04-21 RU RU2010146345/05A patent/RU2453506C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2043304C1 (en) * | 1991-04-23 | 1995-09-10 | Баркар Леонид Иванович | Device for sewage treatment |
| RU96108537A (en) * | 1996-04-24 | 1998-07-27 | Н.И. Машугин | METHOD FOR WATER TREATMENT FROM IRON AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION |
| RU2272791C1 (en) * | 2004-09-06 | 2006-03-27 | Гончаренко Михаил Эдуардович | Water treatment process |
| RU2006118625A (en) * | 2006-05-29 | 2007-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Агросервис" (RU) | DEVICE FOR CLEANING WATER FROM IRON |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2629066C1 (en) * | 2016-02-25 | 2017-08-24 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Евробион" | Non-chemical water treatment device |
| RU178732U1 (en) * | 2017-09-29 | 2018-04-18 | Виталий Владимирович Ряшенцев | Reactor for water purification by oxidation of impurities |
| EA035730B1 (en) * | 2019-04-24 | 2020-07-31 | Павел Александрович Мёдов | Method for cleaning liquid from impurities and device for implementation thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3945918A (en) | Methods and apparatus for treating a liquid with a gas | |
| KR101697526B1 (en) | high efficient ozone-water treatment system | |
| RU2650967C1 (en) | Method for purifying gases and device therefor | |
| RU2453506C1 (en) | Method of removing impurities from water and apparatus for realising said method | |
| CN109011668A (en) | A kind of crystal salt system for separating and purifying based on high slat-containing wastewater | |
| US5928509A (en) | Bubble floating type separator | |
| CN206951157U (en) | A kind of nonequilibrium state photocatalytic reaction device | |
| WO2009131480A1 (en) | Method for removing impurities from water and a device for carrying out said method | |
| CN1251783C (en) | Foam separating and eliminating technology and production line of surface activator | |
| US20060283788A1 (en) | Tri-clone system | |
| JP5079620B2 (en) | Water treatment equipment | |
| CN216005542U (en) | Heavy metal sewage treatment plant | |
| CN116002911A (en) | Combined ozone catalytic oxidation water purification device and raw water purification method | |
| RU2576056C2 (en) | Mass-transfer apparatus | |
| RU2052386C1 (en) | Method and installation for treating sewage of suspended fibrous contaminants | |
| RU2524601C1 (en) | Apparatus for reagentless purification and disinfection of water | |
| CN106110847B (en) | A kind of method and device of photodissociation hypochlorous acid simultaneous SO_2 and NO removal demercuration | |
| JP2000512545A (en) | Reaction tank for purification of polluted wastewater | |
| RU167564U1 (en) | DEVICE FOR DEWASING OF ACTIVE Sludge | |
| KR102283397B1 (en) | Air cleaning device | |
| RU143014U1 (en) | FLOTATION MACHINE FOR SEWAGE TREATMENT | |
| RU207722U1 (en) | Device for mixing coagulum with water | |
| CN213266085U (en) | Ozone catalytic oxidation sewage treatment equipment | |
| RU2264847C2 (en) | Method of intensification of the reactive and mass-exchange processes in the heterogeneous systems and the apparatus for its realization | |
| RU2769109C1 (en) | Method for hydrodynamic water purification and device for hydrodynamic water purification |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20150413 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20161005 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170422 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190604 |