УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КАВИТАЦИОННЫЙ РЕАКТОР ДЛЯ ОБРАБОТКИ И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ

Полезная модель относится к области обработки воды с целью ее обеззараживания и уменьшения содержания в ней вредных веществ.
Обработка и обеззараживание воды становится все более актуальным в условиях повышения устойчивости бактерий и вирусов к ультрафиолетовому воздействию, т.к. простое повышение уровня интенсивности ультрафиолетового излучения не приводит к достижению требуемых уровней инактивации. Требуется введение дополнительных эффективных энергетических факторов, которые при относительно небольшой их себестоимости приводили бы к необходимым результатам. Одним из таких факторов и является применение ультразвука, под действием которого происходит предварительное разрушение конгломератов микроорганизмов
Известен аппарат для обработки воды, в котором успешно применяет ультразвуковые колебания для интенсификации процесса обеззараживания питьевой воды и сточных вод с помощью ультрафиолета (УФ), содержащий магнитострикционные излучатели ультразвука, размещенные на корпусе реактора и несколько ультрафиолетовых ламп, размещенных внутри корпуса реактора ().
Недостатком известного устройства является ограничения связанные с интенсивностью воздействия и длительностью экспозиции обработки в ультразвуковом поле, так как разнесенные магнитострикционные излучатели не могут образовать сплошного кавитационного эффекта во всем теле реактора. Известная конструкция аппарата для обработки воды не обеспечивает эффективной обработки и обеззараживания воды ультразвуковым воздействием.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство для обработки и обеззараживания воды Лазурь M 1K, содержащее ультрафиолетовую лампу и магнитострикционный ультразвуковой преобразователь и ультрафиолетовую лампу (http://www. ).
Недостатками известного устройства является высокое энергопотребление и низкий КПД ультразвукового преобразователя.
Задачей полезной модели является создание энергосберегающего ультразвукового кавитационного реактора для обработки и обеззараживания воды с использованием ультразвука путем увеличения интенсивности гидродинамических и акустических воздействий, разрушающих конгломераты микроорганизмов перед обработкой ультрафиолетовым излучением.
В результате использования предлагаемого ультразвукового кавитационного реактора для обработки и обеззараживания воды появляется возможность при относительно небольшой себестоимости реактора, содержащего пьезокерамический излучатель ультразвука, под действием которого происходит эффективное разрушение конгломератов микроорганизмов. Цилиндрические проточки, размещенные на поверхности волновода ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя образуют торроидальные мембраны, которые создают акустическое поле, направленное перпендикулярно продольным колебаниям самого преобразователя. Сложение этих полей позволяют значительно усилить эффективность обработки и обеззараживания воды.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что предлагаемый ультразвуковой кавитационный реактор для обработки и обеззараживания воды, содержит корпус реактора, ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь, волновод преобразователя, входной и выходной штуцеры для подачи и выхода воды, содержит камеру турбулизатора со съемной крышкой для первичной обработки и обеззараживания воды путем создания низкочастотного кавитационного поля за счет гидродинамического эффекта турбулизации потока обрабатываемой воды, а на поверхности волновода ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя, закрытого защитным кожухом выполнены цилиндрические проточки от 5 до 10 проточек, образующие высокочастотное кавитацинное поле вторичной обработки и обеззараживания воды.
Размер цилиндрических проточек и их количество, размещенных на поверхности волновода ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя выбираются эмпирически с учетом прочностных характеристик материала волновода ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена общая схема предлагаемого ультразвукового кавитационного реактора для обработки и обеззараживания воды.
Ультразвуковой кавитационный реактор для обработки и обеззараживания воды содержит корпус реактора 1, камеру турбулизатора 2, ультразвуковой пьезоэлектрический (УЗ) преобразователь 3, торец волновода преобразователя 4 с цилиндрическими проточками на поверхности волновода 5, входной штуцер реактора для подачи воды на обработку и обеззараживание 6 и выходной штуцер реактора для выхода обработанной воды 7, защитный кожух УЗ преобразователя 8, провода соединения преобразователя с электрическим высокочастотным разъемом 9, электрический высокочастотный разъем УЗ преобразователя 10, съемная крышка камеры турбулизатора 11.
Работает предлагаемый ультразвуковой кавитационный реактор следующим образом.
Ультразвуковая обработка жидкости проводится в корпусе реактора 1. Вода для обработки по входному штуцеру 7 поступает в камеру турбулизатора 2, где происходит за счет гидродинамического эффекта турбулизации потока воды образуется эффект низкочастотной кавитации, в камере гидродинамического турбулизатора поток жидкости скручивается и меняет направление на 90°, приводящий к предварительным обработке и обеззараживанию жидкости и являющийся первичной обработкой и обеззараживания воды. Из турбулизатора 2, вода поступает на волновод 4 пьезоэлектрического преобразователя 3 с резонансной частотой 25-27 кГц. В зоне цилиндрических проточек 5 на волноводе преобразователя 4 возникает наиболее интенсивный эффект кавитации, приводящий к полному разрушению конгломератов микроорганизмов и являющимся вторичной обработкой и обеззараживанием воды. Вторичное ультразвуковое поле создаваемое цилиндрическими проточками 5 способствует уменьшению биообрастания поверхности реактора.
Камера турбулизатора 2, в которой создается низкочастотное кавитационное поле за счет гидродинамического эффекта турбулизации потока обрабатываемой воды (жидкости) и волновод 4 с цилиндрическими проточками 5 пьезоэлектрического ультразвукового преобразователя 3, образующие высокочастотное кавитацинное поле образуют двухступенчатую систему обработки и обеззараживания воды.