КОМПЛЕКС ОЧИСТКИ И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ЖИДКОСТИ

Полезная модель относится к оборудованию для очистки и обеззараживания молока, соков, вина, питьевой и сточной воды в коммунальном хозяйстве.
Известна установка для обеззараживания жидкости (RU 2057548 C1, A61L 9/20, 26.12.1994), содержащая корпус с входным и выходным патрубками для подвода и отвода жидкости, бактерицидную лампу ультрафиолетового излучения с защитным кварцевым чехлом, полость которого соединена с источником воздуха, смеситель, установленный на входном патрубке, деаэратор, установленный на выходном патрубке, блок управления, выход которого соединен с токовводами лампы, при этом, в рабочей камере корпуса установлено перемешивающее устройство, а в деаэраторе светофильтр и фотодетектор, соединенные оптически через световод с лампой, выход фотодетектора соединен с входом блока управления, деаэратор через конвертор озона соединен с блоком управления, кроме того в нее введены входной фильтр, озонатор и осушитель, вход которого соединен с полостью кварцевого защитного чехла, выходы которого и входного фильтра соединены с входами озонатора, выходы которого соединены с входами смесителя, электрод озонатора соединен с входом блока управления.
Известная установка обеспечивает высокое качество очистки от биологических загрязнений (бактерий, вирусов), химических примесей (солей тяжелых металлов, хлорорганики, цианистых соединений) в результате совместной обработки жидкости УФ-излучением и озоном, за счет возникновения синергетического эффекта. При этом, состав установки отличается многочисленностью различного рода устройств и элементов, что усложняет ее эксплуатацию в части надежности и обеспечения качества обработки.
Известно устройство для обеззараживания воды ультрафиолетом и озоном ((RU) 55354, C02F 1/32, 10.08.2006), содержащее корпус, в котором коаксиально размещена бактерицидная лампа в защитном кварцевом чехле с образованием кольцевых полостей, при этом корпус снабжен патрубком подвода исходной воды, на входе в который установлен эжектор, и патрубком отвода обработанной воды, причем полость кварцевого чехла соединена патрубком с источником подачи воздуха и трубопроводом рециркуляции озоно-воздушной смеси, снабженным регулятором ее расхода, причем трубопровод рециркуляции соединен с пассивной полостью эжектора, сопло эжектора последовательно соединено с источником ультразвука, соединенным с фильтром и далее с камерой обеззараживания.
Недостатком данного устройства являются дополнительные затраты на обеззараживание за счет использования генераторов ультразвука.
Известна установка очистки воды (RU 93390, C02F 9/00, 27.04.2010) включающая агрегат УФ-облучения с защитным кварцевым чехлом, полость которого соединена с фильтром, снабженным поплавковым клапаном, струйный аппарат с подачей в него посредством насоса исходной воды и озоно-воздушной смеси, генерируемой между кварцевым стеклом и УФ-лампой из забираемого из фильтра воздуха, контактная емкость, представляющая собой надзагрузочный полость фильтра где производится контакт озона с водой, происходят реакции окисления примесей и первичное обеззараживание. Данное устройство является наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели. Исходя из сведений, приведенных в описании выбранного прототипа, формулы и принципиальной схемы установки очистки воды, общими, с заявляемой полезной моделью, будут следующие признаки: патрубок подвода исходной жидкости и патрубок отвода обработанной жидкости, фильтр, соединенный через патрубок подачи очищенной жидкости с бактерицидной лампой ультрафиолетового излучения с защитным кварцевым чехлом, полость которого соединена с источником воздуха.
К недостаткам известной установки относятся: невысокая эффективность очистки и обеззараживания жидкости, обусловленная недостаточной полнотой перемешивания ее с озоно-воздушной смесью в струйном аппарате и, следовательно, уменьшение реакционной способности процесса окисления загрязняющих веществ. Другим существенным недостатком является высокая вероятность образования газовой полости (пробки) в надзагрузочном объеме фильтра, что может привести к прекращению процесса фильтрации вообще.
Задачей настоящей полезной модели является повышение эффективности очистки и обеззараживания жидкости, например, молока, соков, вина, питьевой и сточной воды и др.
Поставленная задача решается тем, что в комплексе очистки и обеззараживания жидкости, включающем патрубки подвода исходной жидкости и отвода обработанной жидкости, фильтр, соединенный через патрубок подачи очищенной жидкости с бактерицидной лампой ультрафиолетового излучения с защитным кварцевым чехлом, полость которого соединена с источником воздуха, согласно заявляемой полезной модели, кварцевый чехол помещен в цилиндрический корпус с образованием между ними полости, с возможностью протекания жидкости, комплекс включает насос лопастного или роторного типа, рабочая камера которого выполнена с возможностью смешивания озоно-воздушной смеси, полученной в полости кварцевого чехла, с исходной жидкостью, при этом насос соединен последовательно с фильтром, полость кварцевого чехла соединена шлангами подачи озоно-воздушной смеси с патрубком подвода исходной жидкости и с эжектором, присоединенным к патрубку подачи очищенной в фильтре жидкости в полость, образованную между кварцевым чехлом и цилиндрическим корпусом.
Патрубок подвода исходной жидкости может быть оснащен штуцером с обратным клапаном и краном для регулирования подачи озоно-воздушной смеси.
Фильтр в комплексе очистки и обеззараживания жидкости может быть выполнен с картриджем в виде пластин дисков с каналами на контактирующих друг с другом поверхностях.
Фильтр в комплексе очистки и обеззараживания жидкости может быть выполнен с отсеком для сбора загрязнений, оснащенной краном.
В комплексе очистки и обеззараживания жидкости может быть использована бактерицидная лампа ультрафиолетового излучения, излучающая с длиной волны 253,7 нм.
Устройство иллюстрируется чертежом (фиг.1), на котором представлена принципиальная схема комплекса очистки и обеззараживания жидкости, и фотографией рабочего образца комплекса (фиг.2).
Комплекс очистки и обеззараживания жидкости, включает корпус 1, выполненный в форме несущего каркаса, патрубок подвода исходной жидкости (всасывающий) 2, насос 3 с рабочей камерой 4, соединенной через напорный патрубок 5 с дисковым фильтром 6, который снабжен краном слива загрязняющих веществ 7. Через патрубок подачи очищенной жидкости 8, фильтр 6 соединен с бактерицидной лампой ультрафиолетового излучения 9 с защитным кварцевым чехлом, оптически прозрачным для УФ-излучения, который, в свою очередь, помещен в цилиндрический корпус с образованием между ними полости, с возможность протекания жидкости от патрубка подачи очищенной жидкости 8 до патрубка отвода обработанной жидкости 10. Полость кварцевого чехла через шланг подачи озоно-воздушной смеси 11, снабженный штуцером 12 с краном и обратным клапаном, соединена с патрубком подвода исходной жидкости (всасывающим) 2, а через шланг 13 соединена с эжектором 14, присоединенным к патрубку подачи очищенной жидкости 8. Комплекс очистки и обеззараживания жидкости снабжен пультом управления 15, манометром 16.
Комплекс работает следующим образом: при включении с пульта управления 15 насоса 3, жидкость, требующую очистки и обеззараживания, например молоко, подают по патрубку подвода исходной жидкости 2 (всасывающему) в рабочую камеру 4 насоса 3. Из полости защитного кварцевого чехла бактерицидной лампы ультрафиолетового излучения 9 по шлангу подачи озоно-воздушной смеси 11, который может быть выполнен силиконовым, через штуцер с краном 12 в патрубок подвода исходной жидкости (всасывающий) 2 с потоком жидкости подают озоно-воздушную смесь. Озон образуется в кварцевом чехле из кислорода воздуха, за счет реакции фотополимеризации, инициируемой ультрафиолетовым излучением в озонообразующем спектре с длиной волны 253,7 нм. Жидкость и озон поступают в рабочую камеру 4 насоса 3, где происходит их интенсивное перемешивание и ценообразование в центробежном поле, создаваемым в жидкости, за счет вращения или лопастей, или ротора. Процесс интенсивного перемешивания в центробежном поле обеспечивается градиентом (разницей) плотностей смешиваемых компонентов: легкая фаза (озоно-воздушная смесь) перемещается от периферии к центру, а тяжелая - жидкость, движется от центра к периферии, этим самым достигается максимально возможная реакционная способность процесса окисления - очистки и обеззараживания загрязняющих веществ.
Предварительная очистка от загрязняющих веществ: органических соединений, ионов металлов, бактериальной микрофлоры, присутствующих в жидкости, происходит в результате химических реакций с озоном. При этом органические соединения деструктируют до углекислого газа и воды, бактериальная микрофлора уничтожается на клеточном уровне - повреждение ДНК, ионы металлов образуют нерастворимые гидроксильные вещества. Химические реакции окисления озоном, также способствуют ценообразованию жидкости из-за получения продуктов этих реакций, а именно: углекислого газа, белковых разрушенных ДНК бактерий, гидроксильных веществ, имеющих пенообразующие свойства.
Пенообразование относится к флотационным методам очистки, которые инициируются продуктами реакций окисления загрязняющих веществ озоном и интенсивным растворением газов в жидкости, в совмещенном в рабочей камере насоса, устройством вспенивания.
Частично обеззараженная жидкость в виде пены поступает по напорному патрубку 5 в дисковые фильтры 6. В нижней части корпуса фильтра имеется свободный отсек для сбора и накопления примесей и других загрязнений, образующихся также за счет вспенивания (флотации). Для удаления загрязняющих веществ из корпуса фильтра в его нижней части предусмотрен патрубок с краном слива загрязняющих веществ 7, который может быть соединен с дополнительной емкостью или с канализационным коллектором при условии согласованного допустимого сброса вредных веществ. Отсек для сбора и накопления загрязнений по своему объему не превышает объема корпуса насоса, так называемый секундный расход.
Жидкость, очищенная от механических примесей и биологических загрязнений, поступает из фильтра 6 по патрубку подачи очищенной жидкости 8, в эжектор 14, куда через шланг 13 с всасывающим штуцером из полости кварцевого чехла поступает озоно-воздушная смесь. Далее смесь жидкости с озоном поступает в полость, образованную защитным кварцевым чехлом и цилиндрическим корпусом и подвергается ультрафиолетовому облучению бактерицидной лампой 9. При этом инициируется образование активных атомов кислорода, что повышает эффективность окислительных процессов, с достижением высокого бактерицидного эффекта.
В предлагаемом комплексе очистки и обеззараживания жидкости за счет сочетания флотационных методов очистки, реализуемых в результате процессов перемешивания и ценообразования, совмещенных в одном устройстве, а также реализуемая в устройстве возможность дополнительного окисления жидкости озоном, поступающим в эжектор, присоединенный к патрубку подачи очищенной в фильтре жидкости, с последующим УФ облучением, достигается синергетический эффект, что обеспечивает высокое качество очистки и обеззараживания.
Эффективность очистки и обеззараживания жидкости в заявляемом техническом решении сочетается с низкими энергозатратами, так например: в комплексе очистки и обеззараживания молока (КООМ), они не превышает 0,2 Ватт на 1 литр за счет совмещения процессов подачи, перемешивания и ценообразования в одном устройстве - молочном насосе, и обеззараживания озоном совместно с ультрафиолетом в УФ-облучателе.