устройство для очистки воды

Формула изобретения

Устройство для очистки воды путем воздействия электрическим полем на объем обрабатываемой жидкости, содержащее реактор, эжекторный насос, смеситель и патрубки, один из которых является выходным патрубком для отвода из устройства очищенной жидкости, внутри реактора размещена группа верхних электродов, нижний электрод и ограничительный экран, расположенный в группе верхних электродов, реактор снабжен дренажной системой, входным патрубком для подачи воздуха и выходным патрубком, эжекторный насос снабжен выходным патрубком и двумя входными патрубками, один из которых служит выходным патрубком реактора для транспортировки озоногидроксильной смеси, а второй - для подачи обрабатываемой жидкости, смеситель, в свою очередь, также снабжен входным и выходным патрубками, отличающееся тем, что содержит два дополнительных эжекторных насоса, один из которых расположен между эжекторным насосом для подачи обрабатываемой жидкости и смесителем, а другой включен в дополнительный контур, состоящий из него самого, дополнительной емкости для очистки обрабатываемой жидкости и насоса для циркуляции обрабатываемой жидкости в этом дополнительном контуре и расположен между дополнительной емкостью и насосом для циркуляции, при этом первый из двух дополнительных эжекторный насос снабжен выходным патрубком, служащим одновременно входным патрубком смесителя, и двумя входными патрубками, один из которых служит одновременно выходным патрубком эжекторного насоса для подачи обрабатываемой жидкости, а второй - для подачи перекиси водорода, второй из двух дополнительных эжекторный насос снабжен выходным патрубком, служащим одновременно входным патрубком для подачи воздуха в дополнительную емкость, и двумя входными патрубками, один из которых служит одновременно выходным патрубком насоса для циркуляции обрабатываемой жидкости, а другой - для подачи воздуха, при этом выходной патрубок смесителя служит одновременно входным патрубком дополнительной емкости для подачи в нее озоногидроксильной смеси и перекиси водорода, а патрубок для отвода очищенной жидкости связан с дополнительной емкостью.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области очистки и обеззараживания воды (питьевой, сточной и др.) и может найти широкое применение на промышленных предприятиях, в сельском хозяйстве, медицинских, специальных учреждениях и в быту.

Известна экспериментальная схема очистки воды при инициировании реакции пучком ускоренных электронов. Реакционная камера представляет собой ванну, боковые стенки которой изготовлены из изоляционного материала, например оргстекла. Дно камеры изготовлено из нержавеющей стали, покрытой платиновой чернью. Верхняя крышка камеры - также из нержавеющей стали. В верхней крышке камеры выполнено окно для ввода пучка электронов и закрыто сеткой из стальной проволоки с ячейками размером 3×3 мм². Размеры окна выбраны такими, чтобы исключить прямое попадание пучка электронов на стенки ванны. На верхнюю и нижнюю крышки реакционной камеры подается напряжение от источника питания, плюс на дно, минус на верхнюю крышку с сеткой. Пучок электронов с максимальной энергией попадает на поверхность жидкости через сетку. В качестве источника электронов используется пучковый процессор электронов фирмы ТЕКРА, обеспечивающий однородный поток электронов по всей поверхности окна без сканирования пучка. В результате в объеме газа генерируются активные радикалы R, а жидкость имеет вещество В, в результате чего происходит взаимодействие вещества В с радикалами R (см. патент RU, № 2130898, М. кл. 6: C02F 1/46; C02F 1/48, опубл. 27.05.1999).

Данная установка является экспериментальной, не обеспечивает необходимой эффективности очистки обрабатываемой жидкости и не может быть использована в промышленном масштабе.

Известно устройство для очистки воды, выбранное в качестве ближайшего аналога, содержащее реактор, эжекторный насос, смеситель и патрубки, один из которых является выходным патрубком для отвода из устройства очищенной жидкости, внутри реактора размещена группа верхних электродов, нижний электрод и ограничительный экран, расположенный в группе верхних электродов, реактор снабжен дренажной системой, входным патрубком для подачи воздуха и выходным патрубком, эжекторный насос снабжен выходным патрубком и двумя входными патрубками, один из которых служит выходным патрубком реактора для транспортировки озоногидроксильной смеси, а второй - для подачи обрабатываемой жидкости, смеситель, в свою очередь, также снабжен входным и выходным патрубком, причем входной патрубок смесителя служит одновременно выходным патрубком эжекторного насоса (см. патент RU № 2251533, М. кл.7: C02F 1/467, опубл. 10.05.2005).

Задачей, на решение которого направлена известное устройство, является повышение эффективности очистки воды.

Однако в известной установке получается озоногидроксильная смесь, в которой содержание озона в пять-семь раз выше, чем содержание активных гидроксильных радикалов, и поскольку окислительная способность гидроксильных радикалов по сравнению с озоном значительно выше, то есть в озоногидроксильной смеси только гидроксильные радикалы являются инициаторами цепных реакций, то основным недостатком известного устройства является недостаточно высокая производительность установки и недостаточно высокая эффективность очистки воды от органических примесей.

Таким образом, техническим результатом, на решение которого направлено заявляемое изобретение, является повышение производительности установки и повышение эффективности очистки воды с использованием заявляемой установки.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для очистки воды, содержащем реактор, эжекторный насос, смеситель и патрубки, один из которых является выходным патрубком для отвода из устройства очищенной жидкости, внутри реактора размещена группа верхних электродов, нижний электрод и ограничительный экран, расположенный в группе верхних электродов, реактор снабжен дренажной системой, входным патрубком для подачи воздуха и выходным патрубком, эжекторный насос снабжен выходным патрубком и двумя входными патрубками, один из которых служит выходным патрубком реактора для транспортировки озоногидроксильной смеси, а второй - для подачи обрабатываемой жидкости, смеситель, в свою очередь, также снабжен входным и выходным патрубком, согласно изобретению устройство содержит два дополнительных эжекторных насоса, один из которых расположен между эжекторным насосом для подачи обрабатываемой жидкости и смесителем, а другой включен в дополнительный контур, состоящий из него самого, дополнительной емкости для очистки обрабатываемой жидкости и насоса для циркуляции обрабатываемой жидкости в этом дополнительном контуре, и расположен между дополнительной емкостью и насосом для циркуляции, при этом первый из двух дополнительных эжекторный насос снабжен выходным патрубком, служащим одновременно входным патрубком смесителя, и двумя входными патрубками, один из которых служит одновременно выходным патрубком эжекторного насоса для подачи обрабатываемой жидкости, а второй - для подачи перекиси водорода, второй из двух дополнительных эжекторный насос снабжен выходным патрубком, служащим одновременно входным патрубком для подачи воздуха в дополнительную емкость, и двумя входными патрубками, один из которых служит одновременно выходным патрубком насоса для циркуляции обрабатываемой жидкости, а другой - для подачи воздуха, при этом выходной патрубок смесителя служит одновременно входным патрубком дополнительной емкости для подачи в нее озоногидроксильной смеси и перекиси водорода, а патрубок для отвода очищенной жидкости связан с дополнительной емкостью.

Наличие в заявляемом устройстве дополнительного эжекторного насоса, размещенного между эжекторным насосом для подачи обрабатываемой жидкости и смесителем и снабженного выходным патрубком, служащим одновременно входным патрубком смесителя, и двумя входными патрубками, один из которых служит одновременно выходным патрубком эжекторного насоса для подачи обрабатываемой жидкости, а второй - для подачи перекиси водорода, позволяет значительно повысить производительность устройства и повысить эффективность очистки обрабатываемой жидкости.

Это объясняется тем, что с помощью одного из двух входных патрубков данного дополнительного эжекторного насоса, установленного заявляемым образом, появляется возможность ввести в обрабатываемую жидкость перекись водорода. Свободный озон, находящийся в обрабатываемой жидкости, вступает в реакцию с введенной перекисью водорода и замещается эквивалентным количеством активных гидроксильных радикалов

2О₃+Н₂ О₂ 3О₂+2ОН^-

В литературе данная реакция известна под названием Advansed Oxidation.

Таким образом, наличие данного дополнительного эжекторного насоса позволяет в обрабатываемой жидкости произвести замену слабого и неуниверсального окислителя - озона на эквивалентное количество во много раз более сильного и универсального окислителя - гидроксильных радикалов и, как следствие, во много раз повысить и производительность устройства, и эффективность очистки воды.

Наличие второго дополнительного эжекторного насоса, установленного заявляемым образом и связанного с дополнительной емкостью для очистки обрабатываемой жидкости и насосом для постоянной циркуляции данной жидкости в дополнительном контуре, позволяет еще в большей степени повысить как производительность устройства, так и повысить эффективность очистки обрабатываемой жидкости.

Это обеспечивается за счет того, что через один из двух входных патрубков данного дополнительного эжекторного насоса обрабатываемая жидкость постоянно, за счет циркуляции, насыщается кислородом воздуха, благодаря чему цепные реакции протекают в полном объеме.

На чертеже представлена принципиальная схема заявляемого устройства.

Устройство содержит реактор 1, эжекторный насос 2, первый дополнительный эжекторный насос 3, смеситель 4, дополнительную емкость 5 для очистки обрабатываемой жидкости, насос 6 для циркуляции обрабатываемой жидкости, второй дополнительный эжекторный насос 7 и насос 8 для отвода очищенной жидкости.

В реакторе 1 размещена группа верхних электродов 9, группа нижних электродов 10, роль которых выполняет пластина, повторяющая контур дна реактора 1, и ограничительный экран 11. Реактор 1 также снабжен патрубками 12 и 12' для подачи и отвода охлаждающей воды 13, входным патрубком 14 для подачи воздуха в реактор 1 и выходным патрубком 15 для отсасывания озоногидроксильной смеси. Эжекторный насос 2 расположен за ректором 1, снабжен выходным патрубком 16 и двумя входными патрубками: патрубком 15, служащим одновременно выходным патрубком реактора 1 для транспортировки озоногидроксильной смеси, и патрубком 17 для подачи обрабатываемой жидкости. Первый дополнительный эжекторный насос 3 снабжен выходным патрубком 18 и двумя входными патрубками: патрубком 16, служащим одновременно выходным патрубком эжекторного насоса 2, и всасывающим патрубком 19 для подачи перекиси водорода. Смеситель 4 оснащен входным патрубком 18, служащим одновременно выходным патрубком первого дополнительного эжекторного насоса 3, и выходным патрубком 20 для подачи воды с озоногидроксильной смесью и перекисью водорода в дополнительную емкость 5, служащую для очистки обрабатываемой жидкости. Второй дополнительный эжекторный насос 7 содержит выходной патрубок 21, служащий одновременно входным патрубком дополнительной емкости 5 для очистки обрабатываемой жидкости, и два входных патрубка: патрубок 22 для подачи воздуха и патрубок 23, служащий одновременно выходным патрубком насоса 6 для циркуляции обрабатываемой жидкости в дополнительном контуре. Очищенная жидкость отводится из дополнительной емкости 5 с помощью насоса 8. При этом патрубок 24 для отвода очищенной жидкости из дополнительной емкости 5 связан с ней и с насосом 8.

Устройство работает следующим образом.

В реактор 1 с помощью патрубка 12 подают дренажную воду, так чтобы нижние концы верхней группы электродов 9 находились между слоем газа над водой и ограничительным экраном 11. Затем через входной патрубок 14 в реактор 1 подают либо воздух, либо газообразный кислород. Одновременно на верхнюю группу электродов 9 подают напряжение 12-14 кВ. В результате на конце каждого электрода 9 образуется холодная плазма электрического разряда, создающая в слое газа над поверхностью воды 13 озоногидроксильную смесь, содержащую гидроксильные радикалы.

Одновременно с этим по входному патрубку 17 в эжекторный насос 2 подают поток обрабатываемой жидкости, что приводит к принудительному всасыванию полученной озоногидроксильной смеси из реактора 1 в эжекторный насос 2. Поступившая в эжекторный насос 2 озоногидроксильная смесь перемешивается с обрабатываемой жидкостью, а озон и гидроксильные радикалы начинают взаимодействовать с загрязнениями, находящимися в обрабатываемой жидкости. Далее учитывая, что окислительная способность гидроксильных радикалов значительно выше, чем у озона, а количество озона в полученной озоногидроксильной смеси в 4-5 раз больше количества гидроксильных радикалов, в поток обрабатываемой жидкости через входной патрубок 19 первого дополнительного эжекторного насоса 3 подают перекись водорода, в результате чего свободный озон заменяется на эквивалентное количество гидроксильных радикалов. После добавления перекиси водорода поток обрабатываемой жидкости через смеситель 4 направляется в дополнительную емкость 5, где протекают цепные реакции окисления. Для протекания цепных реакций в полном объеме обрабатываемую жидкость постоянно насыщают кислородом воздуха путем засасывания воздуха через входной патрубок 22 во второй дополнительный эжекторный насос 7 при осуществлении постоянной циркуляции обрабатываемой воды через него из дополнительной емкости 5 насосом 6.

Очищенная вода отводится из дополнительной емкости 5 при помощи насоса 8.