УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЖИДКОСТИ

Полезная модель относится к области обработки воды для ее активации и обеззараживания от микробиологических загрязнений и может быть использовано в любых отраслях промышленности, сельского и коммунального хозяйства в процессах водоподготовки и очистки сточных вод.
Известно устройство для очистки питьевых и сточных вод от бактериального загрязнения (А.с. 225799, MKИ C02F 1/48, опубл. 15.05.1983 г., бюл. №18), содержащее трубопровод для протекания очищаемой жидкости с подводящими и отводящими фланцами или штуцерами, одну или несколько пар электродов, отделенных изоляцией от трубопровода, на которые подаются импульсы электрического тока от высоковольтного источника, генерирующие ударные волны, вызывающие дезинтеграцию и гибель микроорганизмов.
3
Недостатком данного устройства является высокая энергоемкость (~1 кВт Чч/м), что является основным препятствием для его практического внедрения.
Известно так же, устройство для обеззараживания воды электрическими разрядами (А.с. 960130, МКИ C02F 1/48, опубл. 29.09.1982 г., бюл. №35), состоящее из генератора высоковольтных импульсов, воздушного разрядника и технологической камеры с электродной системой, в которой производится обработка воды.
3
Недостатком данного устройства является также высокая энергоемкость (1,2…1,5 кВт Чч/м).
Наиболее близким является устройство для обеззараживания и активации жидкости (Патент РФ 85469, МПК C02F 1/34, опубл. 10.08.2009, бюл. №22), включающее камеру для ее обработки, выполненную в виде трубки Вентури, содержащей конфузор, горловину, диффузор, с вмонтированными в области конфузора электродами, выполненными в виде полусфер, генератор импульсов тока и формирующий разрядник.
Недостатком данного устройства является длительность процессов осветления и осаждения примесных включений жидкой составляющей. В результате электроимпульсного разряда происходит резкое изменение прозрачности воды, вызванное изменением поляризации дисперсных частиц и коагулированном примесных включений, т.е. вода характеризуется повышенной мутностью и длительным временем осаждения взвешенных частиц, что ведет к увеличению времени на осветление и очистку.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение эффективности обеззараживания и качества процесса очистки жидкости, снижение энергоемкости процесса.
Технический результат заключается в повышении эффективности обеззараживания и очистки благодаря введению в конструкцию отражательного устройства, которое способствует направленному движению потока в горловину, усиливая тем самым кавитационный эффект.Применение источника магнитного поля приводит к упорядоченному выстраиванию поляризованных атомов и молекул, что способствует ускорению процессов коагуляции и осаждения, тем самым повышается эффективность обеззараживания и очистки.
Поставленная задача решается тем, что в комбинированном устройстве для обработки жидкости, включающем трубку Вентури, состоящую из конфузора, горловины и диффузора, полусферические электроды, расположенные перед трубкой Вентури в области конфузора, генератор импульсов тока, подключенный через формирующий разрядник к полусферическим электродам, согласно заявляемому техническому решению содержится отражатель, расположенный перед полусферическими электродами по другую сторону от трубки Вентури, источник магнитного поля, установленный после трубки Вентури и фильтр, расположенный после источника магнитного поля.
Полезная модель иллюстрирована чертежом: фиг.1 - комбинированное устройство для обработки жидкости, где позициями обозначены: 1 - трубка Вентури; 2 - изолированные электроды в виде полусфер; 3 - отражатель; 4 - конфузор; 5 - горловина; 6 - диффузор; 7 - источник магнитного поля; 8 - фильтр; 9 - накопительный резервуар; 10 - генератор импульсов тока; 11 - формирующий разрядник.
Комбинированное устройство для обработки жидкости (фиг.1) содержит трубку Вентури 1 с вмонтированными в участок трубы перед ней изолированными электродами в виде полусфер 2 и отражателем 3, выполненным в виде сферического сегмента из полимерного материала и соединенным стержнем из токонепроводящего материала со стенкой трубы. Трубка Вентури 1 включает переднюю часть в виде конфузора 4, среднюю узкую часть - горловину 5 и расширяющуюся концевую часть - диффузор 6. После трубки Вентури 1 расположен участок трубы с последовательно установленными в нем источником магнитного поля 7, фильтром 8 и накопительным резервуаром 9. Устройство также содержит последовательно соединенные генератор импульсов тока 10 и формирующий разрядник 11, к которым подключены электроды 2. В качестве источника магнитного поля 7 возможно использование, как постоянного магнита, так и электромагнита в виде катушки индуктивности, в котором процесс переноса электромагнитной энергии осуществляется в форме электрического и магнитного полей. В качестве фильтра 8 может быть использовано любое устройство в котором осуществляется разделение неоднородных систем, содержащих твердую и жидкую фазу.
Работа устройства (фиг.1) осуществляется следующим образом.
Обрабатываемую воду подают из водопровода в трубку Вентури 1, где подвергают высоковольтной обработке между изолированными электродами в виде полусфер 2 с отражателем 3, расположенными в участке трубы перед трубкой Вентури 1 в области конфузора 4. Отражатель 3, являясь преградой для перемещения жидкости, подвергнутой электроимпульсному разряду, в направлении противоположном потоку, способствует направленному движению ее в сторону горловины 5, обеспечивая усиление кавитационных колебаний. Затем, пройдя горловину 5, где возникает дополнительный кавитационный эффект (за счет сужения потока), диффузор 6, участок с источником магнитного поля 7 и фильтром 8, поступает в накопительный резервуар 9 и далее в магистральный трубопровод потребителям.
В генераторе импульсов тока 10 первичное напряжение в трансформаторе преобразуют в высокое напряжение (порядка 7…10 кВ) и подают на выпрямитель, а далее в конденсатор, подключенный через формирующий разрядник 11. В формирующем разряднике 11 и между электродами 2 происходит пробой. Возникающий в жидкости высоковольтный разряд вследствие мгновенного «ударного» подключения накопителя энергии создает электрогидравлический удар, в результате которого в воде возникают явления кавитации, ультразвуковые колебания, ультрафиолетовое излучение и повышение температуры. Данное явление подробно описано в работах Юткина Л.А. (Юткин Л.А. Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности. - Л.: Машиностроение, 1988. 253 с.).
Для обработки воды используют мягкий режим (С≥1,0 мкФ; U≤20 кВ), который характеризуется меньшим давлением, по сравнению с жестким режимом, при значительном увеличении энергии, обеспечивающий расширение кавитационной полости. Причем, кавитирующее кольцо, образующееся между электродами 2 очень интенсивно захватывает большой объем жидкости, который благодаря отражателю 3 становится длинным, «метательным» (т.е. возникает направленное движение объема возмущенной жидкости после разряда в горловину), пригодным для усиления кавитации при прохождении через горловину 5, обеспечивая тем самым повышенный активирующий эффект. Преобладание мягких акустических и ультрафиолетовых составляющих способствуют усилению действия ударной волны.
Для формирования многократно повторяющихся импульсов тока, воспроизводящих электрогидравлический эффект, используют простой и надежный генератор импульсов тока 10, типа RC. Установка обеспечивает при С=0,47 мкФ и U=9 кВ создание давления от 27 до 28 кПа, при этом максимальная энергия импульса составляет 23,5 Дж, что является оптимальными значениями.
Высоковольтная обработка воды оказывает воздействие на изменение магнитной восприимчивости и молекулярных колебаний системы, а также приводит к ее поляризации за счет пространственной перегруппировки ионов, растворенных веществ и дипольных молекул.
3
Применение источника магнитного поля 7 обеспечивает ориентационную поляризацию атомов и молекул. Изменяя плотность магнитного потока от 0,005…0,003 5 Тл в диапазоне частот 4…20 Гц через контур ограниченной площади, удается управлять электродвижущей силой (ЭДС индукции) и тем самым воздействовать на процесс переориентации и перестройки молекул воды за счет раскрепощения примесных включений. В результате магнитной обработки наблюдается коагуляция примесей, которые осаждаются на фильтрах 8, что способствуют более тонкой очистке воды. Энергоемкость составляет ~0,7…0,9 кВт Чч/м.
ВЫВОД. Установлена эффективность обеззараживания при помощи заявляемого устройства. Например, при обработке сточных вод животноводческих комплексов было установлено влияние активации сточной жидкости на изменение микрофлоры (таблица 1).
Таблица 1
МАФАиМ
БГКП
Сабуро
Жидкость сточная
210·10<sup>3</sup>
80·10<sup>3</sup>
20·10<sup>3</sup>
Жидкость сточная активированная
9·10<sup>3</sup>
19·10<sup>3</sup>
0
МАФАиМ - количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов;БГКП - бактерии группы кишечных палочек;
Сабуро среды - селективные питательные среды для выращивания патогенных грибков, дрожжей и ацидофильных бактерий, а также для длительного хранения их культур.
Из полученных результатов видно, что количество МАФАиМ после обработки сократилось на 96%, БГКП - на 75%, Сабуро - на 100%, что свидетельствует об эффективности заявляемого устройства.