Реактор для очистки воды окислением примесей

Полезная модель относится к области очистки воды от растворенных веществ и может быть использована для очистки природных и сточных вод, включая обработку воды окислением.
Очистка воды может производиться различными по своей сути физическими, химическими или комбинированными способами, для реализации которых используют соответствующие устройства.
Известны различные устройства механической очистки воды, представляющие собой фильтровальные камеры различных конструкций (см., например, hhp://www.ecodoma.ru/catalog/mechanical_purification/).
Устройства такого типа обеспечивают очистку воды от механических примесей, однако не способны эффекты очищать ее от примесей химических.
Известны химические способы очистки воды, осуществляемые путем добавления в воду различных химических реагентов, которые вступая в реакцию с загрязнителями, осаждают их в виде нерастворимых осадков.
Устройства, с помощью которых реализуются такие способы, в общем случае представляют собой устанавливаемые в разрыв трубопровода смесительные камеры (или системы камер), содержащие средства подачи реагентов для очистки воды в них, и дополнительные устройства повышения эффективности химической реакции, например, электрические разрядники или электромагнитные ловушки (см., например, патенты RU: 4287, МПК C02F 1/42, опубликован 16.06.1997 г.; 108440, МПК C02F 3/00, опубликован 20.09.2011 г.).
Недостатками известных устройств являются сложность их конструкции и необходимость использования электроэлементов.
Известны устройства химической очистки воды, в которых в качестве реагента используют кислород (аэраторы).
Так в качестве наиболее близкого аналога принято устройство для очистки воды (патент RU 2453506, МПК C02F 1/74, опубликован 20.06.2012 г.), включающее 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, причем цилиндрическая камера смешивания сверху закрыта крышкой, через центр которой установлена воздухоподающая труба, 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 часть цилиндрической камеры смешивания, 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.
Основными недостатками известного устройства являются сложность его конструкции и низкая эффективность, за счет подвода воздуха извне, что создает неоднородность рабочей среды в реакторе.
Задачей полезной модели является разработка устройства преобразования примесей в водных растворах и снижения класса опасности получаемых соединений, встраиваемого в трубопроводную систему.
Технический результат полезной модели заключается в упрощении конструкции устройства очистки воды, позволяющем производить ее химическую очистку без использования специально вводимых реагентов или аэрации.
Технический результат достигается за счет того, что в реакторе для очистки воды окислением примесей, включающем цилиндрическую камеру смешивания с двумя патрубками подвода очищаемой воды и, по меньшей мере одним патрубком вывода очищенной воды, патрубки подвода очищаемой воды выполнены соосно в торцевых поверхностях камеры навстречу друг другу, в плоскости поперечного сечения каждого из патрубков установлен завихритель потока, а патрубок вывода очищенной воды размещен в боковой поверхности камеры смешивания таким образом, что его входное отверстие расположено в зоне столкновения потоков воды из патрубков ввода.
При этом каждый завихритель потока представляет собой решетку со щелевыми тангенциальными отверстиями, расположенными под прямым углом к плоскости выхода патрубка.
В тексте данной заявки под термином «завихритель» понимается любое устройство (насадка, форсунка и т.п.), обеспечивающее вихревую закрутку потока поступающей воды.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежом, на котором схематически представлено осевое продольное сечение реактора.
Реактор для очистки воды окислением примесей содержит камеру 1 смешивания с патрубками 2 подвода, содержащими завихрители 3, и 4 патрубком 4 вывода.
Очистка воды при помощи заявляемого реактора осуществляется следующим образом.
Реактор подключают непосредственно в разрыв водопровода, соединяя часть водопровода со стороны подачи воды с патрубками 2, а часть водопровода со стороны вывода воды далее к потребителю с отверстием 4.
Очищаемая вода, проходя через завихрители 3 патрубков 2, попадает внутрь камеры 1 в виде двух закрученных встречно направленных потоков, создающих концентрические волны, сходящиеся к центру камеры 1 с возрастающей амплитудой. При столкновении этих волн между собой в центральной зоне камеры 1, происходит импульсный всплеск с образованием зоны стоячей волны, в которой за счет диссоциации молекул воды происходит окисление вредных примесей и превращение их в нерастворимые соединения. Далее вода вместе с образовавшимися соединениями выводится из камеры 1 через патрубок 4 в водопровод, где образовавшиеся нерастворимые соединения могут быть осаждены механическим способом.
2
2
Использование в качестве окислителя атомарного кислорода (О), полученного из молекулярного кислорода (О) молекул воды (НО) от действия стоячих волн, без введения дополнительных реагентов (в том числе воздуха), обеспечивает необходимую эффективность, обеспечивая преимущество по сравнению с другими устройствами очистки.
Следует отметить, что размеры сечений отверстий завихрителей 3, патрубков 2, отверстия 4 и габариты камеры 1 могут быть различными в зависимости от производительности и давления воды в водопроводе и подбираются для каждого конкретного случая разработанными расчетами.
Заявителем были проведены экспериментальные исследования со скважинной водой и подтверждены положительные результаты соответствия «СанПиН 2.1.4.1074-01 Питьевая вода.» в лаборатории ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в НСО» по адресу: г. Новосибирск, ул. Фрунзе, 84
1.
2.
Заявляемый реактор для очистки воды окислением примесей технологичен в производстве и эксплуатации, не требует использования электрических элементов и обеспечивает качественную очистку воды от вредных примесей без использования дополнительно вводимых в очищаемый объем специальных реагентов.