Устройство для интенсификации процессов очистки жидкости от примесей осаждением

Полезная модель относится к области обработки воды для ее очистки от нерастворенных загрязнений и может быть использована в любых отраслях промышленности, сельского и коммунального хозяйства в процессах водоподготовки и очистки природных и сточных вод.
Эффективность очистки маломутных вод напрямую зависит от интенсификации процесса осаждения частиц в жидкости. В настоящее время с целью ускорения процесса осаждения при отстаивании применяются различные добавки-утяжелители, например, кварцевый песок с размером частиц 0,05-0,14 мм, железный порошок, магнетит крупностью не более 0,05 мм и т.п., ускоряющие процесс образования хлопьев и способствующие скорейшему осаждению. Интенсифицировать процесс хлопьеобразования также возможно без использования химических реагентов, которые могут представлять собой другую разновидность загрязнений или экологическую угрозу, путем применения экологически чистой технологии электрофизической очистки воды, которая сводит к минимуму потребность в любом дополнительном производстве материалов, предназначенных для использования в процессе обработки.
Полезная модель относится к области обработки воды с целью интенсификации процесса очищения жидкости и осаждения примесей, обеспечения более эффективного способа улучшения качества воды и может быть использована в сочетании с другими, не оказывающими отрицательного воздействия на окружающую среду способами очистки природных и сточных вод, для достижения высоких результатов очистки.
Известен способ очистки воды (А.с. 2187461, МПК C02F 1/56, C02F 1/46, C02F 1/56, C02F 101:32, опубл. 20.08.2002), задачей которого является увеличение скорости и вероятности столкновения извлекаемых частиц и капель дисперсной фазы с молекулами и ионами флокулянта при его растворении в очищаемой воде за счет сил электростатического притяжения противоположно заряженных частиц и капель дисперсной фазы с молекулами и ионами флокулянта, согласно которому воду перед введением, в нее флокулянта, обрабатывают постоянным электрическим полем, создаваемым между цилиндрической металлической емкостью и осесимметрично установленным в ней центральным цилиндрическим электродом, при этом: в случае использования катионного флокулянта центральный электрод подключают к отрицательному полюсу источника постоянного тока, а цилиндрическую емкость - к положительному полюсу источника постоянного тока, а в случае использования анионного флокулянта центральный электрод подключает к положительному полюсу источника постоянного тока, а цилиндрическую емкость - к отрицательному полюсу источника постоянного тока.
Недостатками способа являются сложность конструкции и эксплуатации устройства, а также невозможность его применения на малых очистных сооружениях. Обязательным условием является применения флокулянтов в процессе обработки воды, что повышает стоимость его эксплуатации, а также оказывает отрицательное воздействие на окружающую среду.
Известен ионизатор воды (Авторское свидетельство №1710519 (SU) Ионизатор воды, А1), состоящий из корпуса с входными и выходными патрубками, параллельно размещенными внешними и внутренними электродами, между которыми установлена мембрана и химостойкие мелкоперфорированные фильтрующие перегородки.
Недостатком известного устройства является сложность конструкции, необходимость раздельного дросселирования составляющих воды и удаления образующегося в процессе газа для обеспечения взрывобезопасности. Все это приводит к увеличению трудоемкости, неудобству обслуживания и увеличенной продолжительности процесса.
Известен способ осаждения взвешенных частиц в нейтрализованных гидролизатах растительных тканей, сточной воде и других жидкостях (А.с. 218119, МПК B01d, опубл. 17.05.1968 г., бюл. №17), согласно которому нейтрализованные гидролизаты растительных тканей, сточную воду и другие жидкости перед отстоем пропускают по длинной полиэтиленовой трубке. Предварительное пропускание жидкости по трубке обеспечивает электризацию взвешенных частиц, что значительно ускоряет последующий процесс осаждения.
Недостатком способа являются ограниченные возможности интенсификации процесса, так как это возможно осуществить посредством увеличения длины трубы, однако при этом возрастают гидравлические сопротивления, размеры установки и ее масса.
Известно устройство для обеззараживания и активации жидкости (патент на полезную модель (RU) №85469, C02F 1/34), содержащее камеру для обработки жидкости с вмонтированными в нее электродами, генератор импульсов тока, формирующий разрядник, при этом камера выполнена в виде трубы Вентури, содержащей конфузор, горловину, диффузор, а внутри конфузора расположены электроды, выполненные в виде полусфер.
Недостатком известного устройства является невозможность обеспечения высокой производительности для реализации в системах очистки промышленных стоков.
Известно устройство для электрохимической обработки жидкости (авторское свидетельство №1634643 (SU), А1, МПК5 С02Р 1/46), содержащее диэлектрический корпус, разделенный диафрагмой на анодную и катодную камеры с анодом и катодом, соединенные переточным каналом, причем в канале у его концов установлены сетчатые электроды, соединенные с дополнительным источником постоянного тока.
К недостаткам данного устройства относятся повышенные энергозатраты на обработку воды, низкая производительность и сложность устройства.
Наиболее близким и принятым за прототип является устройство для интенсификации осаждения взвешенных частиц (патент на полезную модель №170333 (RU) Устройство для интенсификации осаждения взвешенных частиц в жидкости), содержащее цилиндрический конденсатор и установленную между цилиндрами конденсатора полиэтиленовую трубку, свитую в спиральный змеевик. Нейтрализованные гидролизаты растительных тканей, сточную воду и другие жидкости перед отстоем пропускают по длинной трубке (например, полиэтиленовой), что обеспечивает электризацию взвешенных частиц и значительно ускоряет последующий процесс осаждения, а применение электростатического поля обеспечивает ориентационную поляризацию атомов и молекул, в результате чего наблюдается интенсификация процесса коагуляции примесей.
Недостатком известной полезной модели является недостаточно эффективная очистка при некоторых значениях параметров жидкости. Еще одним недостатком известного устройства является необходимость увеличения скорости потока в трубке для интенсификации процесса, что приводит к увеличению турбулентных пульсаций и разрушению пристенного слоя, содержащего частицы примесей.
Задачей заявляемой полезной модели является интенсификация скорости осаждения частиц примесей, находящихся в жидкости (природных и сточных водах), без использования химических препаратов.
Технический результат заключается в повышении эффективности очистки за счет ускорения осаждения примесей в жидкости (природных и сточных водах) путем введения дополнительной обработки жидкости электростатическим полем перед ее прохождением по трубке, свитой в спиральный змеевик. Применение источника электростатического поля приводит к упорядоченному выстраиванию поляризованных атомов и молекул, что способствует ускорению процессов коагуляции и осаждения, тем самым повышается эффективность очистки.
Поставленная задача решается тем, что устройство для интенсификации процессов очистки жидкости от примесей осаждением, представляющее собой блок из ионизатора и полиэтиленовой трубки, свитой в спиральный змеевик, согласно заявляемому техническому решению содержит как минимум один герметичный ионизатор, выполненный из диэлектрического материала в виде герметично закрытой щелевой камеры прямоугольного сечения с тщательно изолированными электродами по обе внешние стороны камеры, а также цилиндрический конденсатор, две пластины которого выполнены в виде цилиндров и расположены соосно с образованием цилиндрической полости между ними, при этом полиэтиленовая трубка, свитая в спиральный змеевик, установлена между цилиндрами конденсатора.
Полезная модель иллюстрирована чертежом: фиг. - устройство для интенсификации процессов очистки жидкости от примесей осаждением, где позициями обозначены: 1 - ионизатор; 2 - полиэтиленовая трубка; 3 - внутренний изолированный металлический цилиндр конденсатора; 4 - внешний изолированный металлический цилиндр конденсатора.
Устройство для интенсификации процессов очистки жидкости от примесей осаждением (фиг.) содержит ионизатор 1, выполненный в виде герметично закрытой щелевой камеры прямоугольного сечения с обеспечением водонепроницаемого соединения, имеющей вход и выход для потока воды с установленными по обе стороны камеры тщательно изолированными электродами, полиэтиленовую трубку 2, свитую в спиральный змеевик, внутри и снаружи которой расположены тонкие проводящие пластины конденсатора: внутренний изолированный металлический цилиндр конденсатора 3 и внешний изолированный металлический цилиндр конденсатора 4.
Работа устройства (фиг.) осуществляется следующим образом.
Обрабатываемую жидкость (природные или сточные воды) с помощью насоса (в устройстве не показан) пропускают через ионизатор 1 для создания небольших зазоров (~ 1 см) и подачи значительных напряжений в целях интенсификации скорости осаждения примесей под действием сильного электрического поля, создаваемого источником питания (в устройстве не показан), при этом при подаче высокого напряжения на электроды (по величие больше, чем подается на цилиндры конденсатора) возникает однородное электрическое поле, попадая в которое или проходя через которое происходит образование ионов молекул, принадлежащих частицам примесей, ионизация нейтральных частиц загрязнений (примесей) и разрушение неспособных к разложению в воде веществ. Затем жидкость (природные или сточные воды) подают в свитую в спираль полиэтиленовую трубку 2, навитую виток к витку на цилиндр, что способствует удлинению участка потока, который оказывается в пределах воздействия поля на жидкость и тем самым способствует усилению эффекта и дополнительно подают высокое напряжение порядка 10 кВ на внутренний изолированный металлический цилиндр конденсатора 3 и на внешний изолированный металлический цилиндр конденсатора 4 (к одной поверхности (+), к другой (-)). Между внутренним изолированным металлическим цилиндром конденсатора 3 и внешним изолированным металлическим цилиндром конденсатора 4 создается электростатическое поле за счет генератора высоких напряжений (в устройстве не показан), которое увеличивает трение между частицами примесей и стенками полиэтиленовой трубки 2, в результате чего значительно интенсифицируется процесс обработки жидкости. Кроме этого, применение электростатического поля обеспечивает ориентационную поляризацию атомов и молекул, в результате чего наблюдается интенсификация процесса осаждения примесей (скорости осаждения), сокращение времени выделения хлопьев вместе с примесями обрабатываемой воды, что, в конечном итоге, повышает эффективность осветления воды.