RU2516497C2

RU2516497C2 - Multi-section contact reservoir for water ozone treatment (versions)

Info

Publication number: RU2516497C2
Application number: RU2011151665/05A
Authority: RU
Inventors: Юрий Семёнович Соломонов; Николай Васильевич Карягин; Николай Иванович Пуресев; Борис Иванович Гончаренко; Владимир Александрович Рязанов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Высокоэффективнные электрозарядные технологии и оборудование" (ЗАО "ВЭТО")
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2014-05-20
Also published as: RU2011151665A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to water supply particularly to treatment of water from surface sources by ozone and can be used in municipal water supply decontamination systems. Contact reservoir comprises pressure compartment with water feed system and drain compartment with water discharge system. Besides, it comprises ozone-gas mix feed system, residual ozone destruction and bleed system, gas dispersing elements arranged at contact reservoir bottom and equipped with water flow swirlers composed by centrifugal nozzles. Inlets of the latter are communicated with water feed system to ensure a required water differential pressure at said nozzles. Outlet nozzles composed by circular slots are arranged above perforated surface of gas dispersing elements and in parallel therewith. Nozzle atomisers allow the wash-off by flat water jet of originating ozone-gas mix bubbles of reduced size and increased absorption of ozone by water. Systems to feed untreated water to drain compartment are composed by perforated pipes mounted atop the contact reservoir, level with water level and in parallel one with another, with their one end plugged. Open ends of said pipes are communicated with either pressure or drain compartment. At bottom, nearby dispersing elements as transverse perforated web with its chamber communicated with either pressure or drain compartment, nozzle inlets are communicated with pipes whereto water flows from pressure compartment. Note here that said gas dispersing elements are composed by usual discs arranged regularly in contact tank cross-section to make water passages and servicing sites. In compliance with first version (fig. 1) perforated pipe open end at tank top section is communicated with pressure compartment. Chamber above perforated web is communicated with drain compartment. This version ensures counterflow of water and ozone-gas mix. In compliance with second version (fig. 2), perforated pipe open ends at tank top section are communicated with drain compartment while chamber above perforated web communicates with contact tank pressure compartment. This version ensures cocurrent flows of water and ozone-gas mix. In compliance with both versions, inlets of centrifugal nozzles at gas dispersing elements are communicated with contact tank pressure compartment.

EFFECT: simplified design, lower costs, simple assembly and servicing.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к установкам для обработки воды озоном и может быть использовано, в частности, для обеззараживания питьевой воды в системах водоснабжения городов и населенных пунктов, для дезинфекции оборотной воды бассейнов.The invention relates to installations for treating water with ozone and can be used, in particular, for the disinfection of drinking water in the water supply systems of cities and towns, for the disinfection of recycled water pools.

Из уровня техники известна, установка для обработки воды озоном, содержащая генератор озоно-газовой смеси, контактный резервуар с системой подачи воды и системой слива потребителю, в придонной части которого установлены газо-диспергирующие элементы, соединенные трубопроводом с генератором озоно-газовой смеси. Газо-диспергирующие элементы выполнены в виде пустотелых двухслойных панелей с равномерно перфорированным верхним слоем, состыкованных между собой без зазоров с образованием междудонного пространства между нижним слоем панелей и днищем контактного резервуара. Для прохода воды в панелях предусмотрены гильзы. Газо-диспергирующие элементы снабжены узлами закрутки водного потока в виде центробежных форсунок выходные сопла, которых выполнены как круговые щели, которые размещены над поверхностью перфорированного слоя панелей и параллельны ему, а входные отверстия форсунок сообщены с междудонным пространством и системой подачи воды в контактный резервуар (патент РФ №2374184 C02F 1/00, опубл. 2007).It is known from the prior art that an installation for treating water with ozone containing an ozone-gas mixture generator, a contact tank with a water supply system and a consumer drainage system, in the bottom part of which gas-dispersing elements are installed, connected by a pipeline to the ozone-gas mixture generator. Gas-dispersing elements are made in the form of hollow two-layer panels with a uniformly perforated upper layer, joined together without gaps with the formation of double bottoms between the lower layer of panels and the bottom of the contact reservoir. For the passage of water in the panels provided sleeves. The gas-dispersing elements are equipped with swirling units for the water flow in the form of centrifugal nozzles; output nozzles are made as circular slots that are placed above and parallel to the surface of the perforated layer of the panels, and the nozzle inlet openings are in communication with the double bottom space and the water supply system to the contact reservoir (patent RF No. 2374184 C02F 1/00, publ. 2007).

Эта установка является наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения.This installation is the closest analogue of the proposed technical solution.

К недостаткам данной установки относится техническая сложность создания беззазорных стыков между поворотными пустотелыми панелями, устанавливаемыми на всей площади пола контактного резервуара площадью в 70…100 м² и последующей эксплуатации оборудования, в том числе проведения регламентных работ, включающих санобработку контактного резервуара. Наличие реальных зазоров между панелями, намного превышающих суммарную площадь проходного сечения используемых щелевых форсунок, требует существенного увеличения дополнительного напора воды в междудонном пространстве для эффективного функционирования щелевых форсунок.The disadvantages of this installation include the technical complexity of creating gap-free joints between rotary hollow panels installed on the entire floor area of the contact tank with an area of 70 ... 100 m ² and subsequent operation of the equipment, including routine maintenance, including sanitization of the contact tank. The presence of real gaps between the panels, far exceeding the total passage area of the used slot nozzles, requires a significant increase in the additional water pressure in the double bottom space for the effective functioning of the slot nozzles.

При перепаде давления воды на форсунках ~0,05 кгс/см² нагрузка снизу на полые панели с учетом архимедовой выталкивающей силы составляет около 45…50 т. Возникают в связи с этим дополнительные проблемы с обеспечением прочности полых панелей и узлов стыка между ними.With a differential pressure of water at the nozzles of ~ 0.05 kgf / cm ² , the bottom load on the hollow panels, taking into account the Archimedean buoyancy, is about 45 ... 50 tons. Additional problems arise in this connection with ensuring the strength of the hollow panels and the joints between them.

Весьма существенный недостаток состоит в том, что это устройство не может быть использовано в контактном резервуаре с противотоком воды и озоно-газовой смеси. В нем осуществимы только спутные потоки воды и озоно-газовой смеси с направлением «снизу-вверх».A very significant drawback is that this device cannot be used in a contact tank with a countercurrent of water and an ozone-gas mixture. Only tangential flows of water and an ozone-gas mixture with a bottom-up direction are feasible in it.

Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение возможности использования газо-диспергирующих элементов, снабженных центробежными форсунками с соплами в виде круговых щелей, для уменьшения размера диспергируемых пузырьков озоно-газовой смеси, в контактных резервуарах с противотоком воды и озоно-газовой смеси, а также упрощение конструкции газо-диспергирующих элементов, стоимости их изготовления, монтажа и обслуживания.The objective of the proposed technical solution is to provide the possibility of using gas-dispersing elements equipped with centrifugal nozzles with nozzles in the form of circular slots to reduce the size of dispersible bubbles of the ozone-gas mixture in contact tanks with countercurrent water and ozone-gas mixture, as well as simplifying the design of gas -dispersible elements, the cost of their manufacture, installation and maintenance.

Решение указанной задачи достигается тем, что в контактном резервуаре для обработки воды озоном, включающем: напорный отсек с системой подачи воды, сливной отсек с системой слива воды потребителю, а также оборудованный системой подачи озоно-газовой смеси, системой ее отведения и деструкции остаточного озона, газо-диспергирующие элементы, установленные в нижней части контактного резервуара и снабженные узлами закрутки водного потока в виде центробежных форсунок, выходы которых сообщены с системой подачи воды, а выходные сопла в виде круговой щели размещены над перфорированной поверхностью газо-диспергирующих элементов и параллельны ей в верхней части контактного резервуара под уровень горизонта воды параллельно друг к другу установлены перфорированные заглушенные с одного торца трубы, а в придонной части резервуара ниже газо-диспергирующих элементов установлена поперечная перфорированная перегородка.The solution to this problem is achieved by the fact that in the contact tank for water treatment with ozone, which includes: a pressure compartment with a water supply system, a drain compartment with a water drainage system for the consumer, and also equipped with an ozone-gas mixture supply system, a system for its removal and destruction of residual ozone, gas-dispersing elements installed in the lower part of the contact tank and equipped with swirl nodes of the water flow in the form of centrifugal nozzles, the outputs of which are in communication with the water supply system, and the output nozzles in the form of a circle oic slit arranged above the perforated surface of the gas-dispersing element and parallel to it in the upper part of the contact tank to the level of the water table in parallel to each other are provided with perforated muted from one end of the pipe, and in the bottom portion of the vessel below the gas-dispersing elements mounted transverse perforated baffle.

В контактном резервуаре 1-го варианта с противотоком воды и озоно-газовой смеси (см. Фиг.1) открытые торцы перфорированных труб - 4 сообщены с напорным отсеком - 2, полость под перфорированным полом со сливным отсеком - 3, а входные отверстия щелевых форсунок - 8 с внутренней полостью перфорированных труб - 4 и напорным отсеком - 2.In the contact reservoir of the 1st embodiment with a counterflow of water and ozone-gas mixture (see Figure 1), the open ends of the perforated pipes - 4 are in communication with the pressure compartment - 2, the cavity under the perforated floor with the drain compartment - 3, and the inlet openings of the slotted nozzles - 8 with an internal cavity of perforated pipes - 4 and a pressure compartment - 2.

В контактном резервуаре 2-го варианта со спутными потоками воды и озоно-газовой смеси (см. Фиг.2) открытые торцы перфорированных труб - 4 совмещены со сливным отсеком - 3, полость под перфорированной перегородкой - 5 с напорным отсеком - 2, а входные отверстия щелевых форсунок - 8 с полостью под перфорированной перегородкой - 5 и напорным отсеком - 2.In the contact tank of the 2nd variant with the co-current flows of water and the ozone-gas mixture (see Figure 2), the open ends of the perforated pipes - 4 are combined with the drain compartment - 3, the cavity under the perforated partition - 5 with the pressure compartment - 2, and the inlet openings of slotted nozzles - 8 with a cavity under the perforated partition - 5 and pressure compartment - 2.

В обоих вариантах газо-диспергирующие элементы - 6 установлены равномерно на удалении друг от друга с образованием свободных проходов для потока воды и зоны обслуживания при санобработке контактного резервуара.In both versions, gas-dispersing elements - 6 are installed evenly at a distance from each other with the formation of free passages for the flow of water and the service area during sanitization of the contact tank.

Устройство предлагаемых вариантов контактного резервуара поясняется схемами.The device of the proposed options for the contact tank is illustrated by diagrams.

На Фиг.1. изображена схема 1-го варианта контактного резервуара с противоточным направлением движения воды и озоно-газовой смеси.In figure 1. The diagram of the 1st variant of the contact reservoir with the countercurrent direction of movement of water and the ozone-gas mixture is shown.

На Фиг.2 изображена схема 2-го варианта контактного резервуара со спутными потоками воды и озоно-газовой смеси с направлением «снизу-вверх».Figure 2 shows a diagram of the 2nd variant of the contact tank with the co-current flows of water and the ozone-gas mixture with the direction of the "bottom-up".

Цифрами на чертежах обозначены контактный резервуар - 1, напорный отсек - 2, сливной отсек - 3, перфорированная труба - 4, перфорированная перегородка - 5, газо-диспергирующие элементы - 6, трубопроводы подачи озоно-газовой смеси - 7, центробежные форсунки - 8, трубопроводы подачи воды на вход центробежных форсунок - 9, отверстия в боковой стенке контактного резервуара - 10, трубопровод отвода отработанной озоно-газовой смеси - 11.The numbers in the drawings indicate the contact reservoir - 1, the pressure compartment - 2, the drain compartment - 3, the perforated pipe - 4, the perforated partition - 5, the gas-dispersing elements - 6, the pipelines for supplying the ozone-gas mixture - 7, the centrifugal nozzles - 8, pipelines for supplying water to the inlet of centrifugal nozzles - 9, openings in the side wall of the contact reservoir - 10, piping for discharging the spent ozone-gas mixture - 11.

Стрелками полыми внутри показано направление движения озоно-газовой смеси в контактном резервуаре и в трубопроводах подачи озоно-газовой смеси, сплошными черными направление движения воды в контактном резервуаре и в трубопроводах подачи воды на вход центробежных форсунок.Arrows hollow inside indicate the direction of movement of the ozone-gas mixture in the contact tank and in the pipelines for supplying the ozone-gas mixture, solid black indicates the direction of movement of water in the contact tank and in the pipelines for supplying water to the inlet of centrifugal nozzles.

Заявленный контактный резервуар 1-го варианта с противотоком воды и озоно-газовой смеси работает следующим образом.The claimed contact tank of the 1st option with a countercurrent of water and ozone-gas mixture works as follows.

Вода поступает (см. Фиг.1) в напорный отсек - 2, поднимается под действием давления подачи до верхнего уровня в напорном отсеке, превышающем уровень воды в контактном резервуаре - 1, и через открытые торцы в перфорированных трубах - 4, установленных под уровень воды в контактном резервуаре, поступает внутрь труб - 4, заполняет их, а затем под давлением через отверстия перфорации поступает в контактный резервуар, равномерно распределяясь по его поперечному сечению. Затем вода направляется вниз и по пути насыщается озоном из пузырьков восходящего потока озоно-газовой смеси и далее через отверстия перфорации поперечной перегородки - 5, установленной в нижней части контактного резервуара, поступает в пространство под перегородкой - 5, заполняет его и через отверстия в боковой стенке контактного резервуара - 10 поступает в сбивной отсек - 3 и далее потребителю.Water enters (see Figure 1) into the pressure compartment - 2, rises under the influence of the supply pressure to the upper level in the pressure compartment, exceeding the water level in the contact tank - 1, and through open ends in perforated pipes - 4, installed under the water level in the contact tank, it enters the pipes - 4, fills them, and then under pressure through the perforation holes it enters the contact tank, evenly distributed over its cross section. Then the water goes down and is saturated with ozone from the bubbles of the upward flow of the ozone-gas mixture and then through the holes of the perforation of the transverse partition - 5 installed in the lower part of the contact tank, enters the space under the partition - 5, fills it and through the holes in the side wall contact tank - 10 enters the whipping compartment - 3 and then to the consumer.

Некоторая часть озонируемой воды под давлением в напорном отсеке - 2 поступает на вход центробежных форсунок - 8 по трубопроводам - 9, сообщенным с полостью перфорированных труб - 4, установленных в верхней части контактного резервуара. При воздействии тангенциально направленного потока воды из центробежных форсунок - 8 размеры диспергируемых пузырьков озоно-газовой смеси уменьшаются, что увеличивает степень поглощения озона водой.Some of the ozonated water under pressure in the pressure compartment - 2 enters the inlet of the centrifugal nozzles - 8 through pipelines - 9, connected to the cavity of the perforated pipes - 4, installed in the upper part of the contact tank. When exposed to a tangentially directed flow of water from centrifugal nozzles - 8, the sizes of dispersible bubbles of the ozone-gas mixture decrease, which increases the degree of absorption of ozone by water.

Озоно-газовая смесь с остаточным озоном по трубопроводу - 11 с помощью вытяжного вентилятора отводится на деструктор остаточного озона и выбрасывается затем в окружающую атмосферу.The ozone-gas mixture with residual ozone through the pipeline - 11 with the help of an exhaust fan is discharged to the residual ozone destructor and then released into the surrounding atmosphere.

Заявленный контактный резервуар 2-го варианта со спутными потоками воды и озоно-газовой смеси работает следующим образом.The claimed contact tank of the 2nd option with the satellite flows of water and ozone-gas mixture works as follows.

Вода поступает (см. Фиг.2) в напорный отсек - 2 и поднимается под давлением подачи до верхнего уровня, превышающего уровень воды в контактном резервуаре - 1, и через отверстия в боковой стенке контактного резервуара - 10 поступает в полость под перфорированной перегородкой - 5, установленной в нижней части контактного резервуара, а затем через отверстия перфорированной перегородки - 5, установленной в нижней части контактного резервуара, поступает в контактный резервуар, равномерно распределяясь по его поперечному сечению, направляется вверх и по пути насыщается озоном из спутного потока пузырьков озоно-газовой смеси и далее через отверстия перфорированных труб - 4, установленных в верхней части контактного резервуара, поступает внутрь труб и через открытые торцы поступает в сливной отсек - 3 и далее потребителю.Water enters (see Figure 2) into the pressure compartment - 2 and rises under the supply pressure to the upper level exceeding the water level in the contact reservoir - 1, and through the holes in the side wall of the contact reservoir - 10 enters the cavity under the perforated partition - 5 installed in the lower part of the contact tank, and then through the holes of the perforated baffle - 5, installed in the lower part of the contact tank, enters the contact tank, evenly distributed over its cross section, goes up and along the way it is saturated with ozone from a satellite stream of bubbles of the ozone-gas mixture and then through the holes of the perforated pipes - 4 installed in the upper part of the contact tank, it enters the pipes and through open ends it enters the drain compartment - 3 and then to the consumer.

Некоторая часть озонируемой воды под давлением поступает на вход центробежных форсунок - 8 по трубопроводам - 9, сообщенным с полостью под перфорированной перегородкой - 5, установленной в нижней части контактного резервуара. При воздействии тангенциально направленного потока воды из центробежных форсунок - 8 размеры диспергируемых пузырьков озоно-газовой смеси уменьшаются, что увеличивает степень поглощения озона водой.Some of the ozonated water under pressure enters the inlet of the centrifugal nozzles - 8 through pipelines - 9, connected to the cavity under the perforated partition - 5, installed in the lower part of the contact tank. When exposed to a tangentially directed flow of water from centrifugal nozzles - 8, the sizes of dispersible bubbles of the ozone-gas mixture decrease, which increases the degree of absorption of ozone by water.

Представленные варианты конструктивного решения контактного резервуара обеспечивают противоточное и спутное движение воды и озоно-газовой смеси в контактном резервуаре, упрощают конструкцию газо-диспергирующих элементов, снабженных щелевыми центробежными форсунками, удешевляют стоимость монтажных работ и создают удобства для санобработки контактного резервуара, повышают эффективность использования произведенного озона.The presented design solutions for the contact reservoir provide countercurrent and confluent movement of water and the ozone-gas mixture in the contact reservoir, simplify the design of gas-dispersing elements equipped with slotted centrifugal nozzles, reduce the cost of installation work and create convenience for sanitizing the contact reservoir, increase the efficiency of using produced ozone .

Claims

1. Контактный резервуар для обработки воды озоном, включающий напорный отсек с системой подачи воды, сливной отсек с системой слива воды потребителю, а также оборудованный системой подачи озоно-газовой смеси, системой ее отведения и деструкции остаточного озона, газо-диспергирующие элементы, установленные в нижней части контактного резервуара и снабженные узлами закрутки водного потока в виде центробежных форсунок, входы которых сообщены с системой подачи воды, а выходные сопла в виде круговой щели размещены над перфорированной поверхностью газо-диспергирующих элементов и параллельны ей, отличающийся тем, что дополнительно в верхней части контактного резервуара под уровень горизонта воды установлены параллельно друг к другу заглушенные с одного торца перфорированные трубы, а в придонной части ниже газо-диспергирующих элементов установлена поперечная перфорированная перегородка, при этом открытые торцы перфорированных труб, установленных в верхней части, сообщены со сливным отсеком, полость под перфорированной перегородкой сообщена с напорным отсеком, а входы щелевых форсунок с внутренней полостью под перфорированной перегородкой и с напорным отсеком, газо-диспергирующие элементы установлены на удалении друг от друга с образованием свободных проходов для потока воды и зон обслуживания при санобработке контактного резервуара.1. A contact tank for water treatment with ozone, including a pressure compartment with a water supply system, a drain compartment with a water drainage system for the consumer, and also equipped with an ozone-gas mixture supply system, a system for its removal and destruction of residual ozone, gas dispersing elements installed in the lower part of the contact tank and equipped with nodes of the swirl of the water flow in the form of centrifugal nozzles, the inlets of which are in communication with the water supply system, and the output nozzles in the form of a circular slit are placed above the perforated surface the gas dispersing elements and are parallel to it, characterized in that, in addition, in the upper part of the contact reservoir under the water horizon level, perforated pipes damped from one end are installed parallel to each other, and a transverse perforated partition is installed in the bottom part below the gas dispersing elements, the open ends of the perforated pipes installed in the upper part are in communication with the drain compartment, the cavity under the perforated partition is in communication with the pressure compartment, and the inputs are O nozzles to the inner space under the perforated partition and a discharge compartment, the gas-dispersing elements are mounted at a distance from each other to form free passages for the flow of water and maintenance of sanitation at the contact zones of the tank.

2. Контактный резервуар для обработки воды озоном, включающий напорный отсек с системой подачи воды, сливной отсек с системой слива воды потребителю, а также оборудованный системой подачи озоно-газовой смеси, системой ее отведения и деструкции остаточного озона, газо-диспергирующие элементы, установленные в нижней части контактного резервуара и снабженные узлами закрутки водного потока в виде центробежных форсунок, входы которых сообщены с системой подачи воды, а выходные сопла в виде круговой щели размещены над перфорированной поверхностью газо-диспергирующих элементов и параллельны ей, отличающийся тем, что дополнительно в верхней части контактного резервуара под уровень горизонта воды установлены параллельно друг к другу заглушенные с одного торца перфорированные трубы, а в придонной части ниже газо-диспергирующих элементов установлена поперечная перфорированная перегородка, при этом открытые торцы перфорированных труб, установленных в верхней части контактного резервуара, сообщены с напорным отсеком, полость под перфорированной перегородкой сообщена со сливным отсеком, а входы щелевых форсунок сообщены с полостями перфорированных труб и с напорным отсеком, газо-диспергирующие элементы установлены на удалении друг от друга с образованием свободных проходов для потока воды и зон обслуживания при санобработке контактного резервуара. 2. A contact tank for water treatment with ozone, including a pressure compartment with a water supply system, a drain compartment with a water drainage system for the consumer, and also equipped with an ozone-gas mixture supply system, a system for its removal and destruction of residual ozone, gas dispersing elements installed in the lower part of the contact tank and equipped with nodes of the swirl of the water flow in the form of centrifugal nozzles, the inlets of which are in communication with the water supply system, and the output nozzles in the form of a circular slit are placed above the perforated surface the gas dispersing elements and are parallel to it, characterized in that, in addition, in the upper part of the contact reservoir under the water horizon level, perforated pipes damped from one end are installed parallel to each other, and a transverse perforated partition is installed in the bottom part below the gas dispersing elements, the open ends of the perforated pipes installed in the upper part of the contact reservoir are in communication with the pressure compartment, the cavity under the perforated partition is communicated with a drain and the inlet of the slotted nozzles are in communication with the cavities of the perforated pipes and with the pressure compartment, the gas-dispersing elements are installed at a distance from each other with the formation of free passages for the water flow and service areas during sanitization of the contact reservoir.