УСТАНОВКА ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ПУТЕМ ОБЛУЧЕНИЯ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫМИ ВОЛНАМИ И УЛЬТРАФИОЛЕТОМ

Настоящая полезная модель относится к системам комплексной СВЧ-обработки и УФ-обработки материалов и может быть использована для обеззараживания сточной воды перед выпуском в водоемы.
Известен аналог Пат. RU 2582415 Российская Федерация (МПК Н05В 6/64, C02F 1/30, C02F 11/00, A61L 2/12) «Установка СВЧ-обработки осадков сточных вод», осуществляющая обеспечение непрерывной обработки материалов, склонных к растеканию, типа осадков сточных вод, обезвоженных до влажности 60-90%, обеспечивающая безопасность окружающего пространства от СВЧ-излучения.
Известен аналог Пат. RU 2569533 Российская Федерация (МПК C02F1/30, C02F11/00) «Безреагентный способ обработки и обезвреживания осадков сточных вод», основным принципом работы которого является СВЧ электромагнитная обработка смеси осадков - первичный осадок и избыточный активный ил (в соотношении 1:2) с действующих очистных сооружений канализации.
Вышеуказанные аналоги применяются для обезвреживания осадков сточных вод, но могут быть применимы и для очистки сточных вод. Основным недостатком перечисленных аналогов является работа с обезвоженным продуктом (влажность 60-90%). Пропускная способность аналогов не соответствует объемам поступающих на обработку осадков, что приводит к необходимости организации дополнительных иловых площадок и необходимости проектирования дополнительных технологических линий для обработки поступающих сточных вод.
Представленная полезная модель не обладает данными недостатками, исключает необходимость проектирования дополнительных технологических линий, позволяет интегрировать установку в схему технологического процесса очистки.
Наиболее близким аналогом является устройство, описанное в издании Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т. 11, 2009, N5(2) с. 251-252 «Устройство очистки сточных вод комплексом электрофизических методов воздействия».
Совпадения в рассматриваемом аналоге имеют общий характер, выраженный в схожем подходе к методике очистки сточных вод. Установка в рассматриваемом аналоге конструктивно содержит общие элементы, такие как ультрафиолетовые лампы и магнетрон.
Существенными отличительными признаками формулы представленной нами полезной модели являются отсутствие ультразвукового излучателя на базе пьезоэлектрического генератора и озонаторной камеры. Перечисленные элементы устройства не рассматривались нами как не оказывающие существенного влияния на достижение заявленного технического результата. Так же наличие шлюзовых устройств «загрузки» и «выгрузки» сточных вод, выполненных в виде труб с шаровыми кранами, обеспечивающими эффективную и надежную работу, являются главным отличием заявленной полезной модели. Шлюзовые устройства «загрузки» и «выгрузки» сточных вод (поз. 5, 6 фигура 1) при выполнении очистки сточных вод позволяют вести контролируемую, непрерывную очистку различных объемов поступающих сточных вод. Управление процессом очистки сточных вод осуществляется автоматической системой, размещенной в щите управления установкой поз. 8 фиг. 1 Щит управления автоматикой служит для автоматизированного выполнения различных технологических операций, связанных с процессом очистки. Отдельные операции по очистке сточных вод отличаются длительностью СВЧ-обработки и УФ-обработки при обеззараживании. Щит управления автоматикой позволяет автоматизировать процесс очистки, контролировать мощность СВЧ излучения магнетрона, и управлять фазами УФ-обработки. Кроме того, в щите управления организована защита составных частей технологической схемы и оборудования от перегрузок и скачков напряжения.
Управление СВЧ-обработкой и УФ-обработкой, позволяет осуществлять контроль за работой установки, обеспечением индикации и состояния защиты от неправильного включения подаваемого напряжения. Применение щита управления автоматикой поддерживает и регулирует установленные технологические параметры.
Задачей полезной модели является обеззараживание, обезвреживание сточных вод промышленных предприятий и других объектов, снижение антропогенного воздействия на окружающую среду.
Поставленные задачи успешно решаются полезной моделью установки СВЧ-обработки и УФ-обработки сточных вод.
Сущность полезной модели установки СВЧ-обработки и УФ-обработки сточных вод состоит в применении шлюзовых устройств «загрузки» и «выгрузки» сточных вод виде труб с шаровыми кранами, (поз. 5, 6 фигура 1) с дальнейшей обработкой вод противофазными СВЧ и УФ волнами. Это излучение уничтожает вирусы, бактерии, грибки и другие вредные микроорганизмы, а так же препятствует их дальнейшему размножению. Максимальное бактерицидное воздействие создается при возникновении так называемого «резонанса» на стыке противофаз, следствием которого является выпадение хлопьев загрязняющих недоочищенных химических веществ, таких как азот аммонийный, нитраты, нитриты, железо общее, марганец, фенолы, АСПАВ, нефтепродукты, хлориды и сульфаты. После обработки недоочищенной воды противофазами волн СВЧ и УФ нормализуется показатель БПК и ХПК до нормативных значений.
Отличием прототипа от заявляемой полезной модели является наличие безэлектродной СВЧ-лампы, работающей на высокочастотном излучении магнетрона. Преобразование микроволновой энергии в оптическое излучение проходит в несколько этапов, итогом является достижение максимума спектра, переходящего в инфракрасную область и повышение температуры лампы до +600°С. При этом образуется квазисолнечный спектр с резко пониженной длиной волны УФ излучения. Этот спектр малоэффективен для нейтрализации бактерий. Поэтому авторы прототипа предполагают использовать энергию лампы для озонирования потока воды, протекающей в кварцевой трубке, что непригодно в случае промышленного использования в очистных сооружениях. Применение разработанного прототипа в таком виде может с успехом применяться при обеззараживании малых объемов жидкостей в лабораторных условиях.
Технический результат, который может быть получен в представленной полезной модели следующий:
- противофазная обработка сверхвысокочастотными волнами и волнами УФ-излучения (длиной волны 240-254 нм) и применение шлюзовых устройств «загрузки» - «выгрузки», выполненных в виде труб с шаровыми кранами, позволит эффективно и безопасно проводить доочистку сточных вод в промышленном масштабе для любых объемов обрабатываемых сточных вод.
Данная модель содержит: СВЧ-генератор - 1, камеру обработки сточных вод - 2 с приямком для обслуживания, корпус установки - 3, УФ установки - 4, шлюзы загрузки сточной воды - 5, шлюзы выгрузки - 6, выполненные в виде труб, закрывающихся и открывающихся с помощью шаровых кранов - 7, щит управления установкой - 8, магнетроны - 10. Камера обработки сточных вод - 2 изолирована материалом предотвращающим распространение СВЧ волн в окружающее пространство. Источники излучения ориентированы на поверхность обрабатываемых сточных вод.
В системах обеззараживания воды используются газоразрядные ртутные лампы низкого давления. Более 60% генерируемого ультрафиолетового излучения относится к среднему диапазону УФ излучения с длиной волны 254 нм. Спектральная область среднего диапазона УФ излучения 240-254 нм обладает максимальным бактерицидным действием. Необходимые диапазоны напряжения обеспечиваются трансформатором - 9.
Применение среднего диапазона УФ изучения в качестве химического дезинфеканта способствует уничтожению бактерий, вирусов и патогенных микроорганизмов. Дезинфекция сточных вод ультрафиолетовым излучением не требует длительного по времени воздействия, после применяемой обработки сточная вода подается непосредственно к месту выпуска.
Схема полезной модели установки СВЧ и УФ-обработки сточных вод изображена на фигурах 1-3.
Фигура 1 - схема установки СВЧ и УФ-обработки сточных вод.
Фигура 2 - схема подачи воды в установку СВЧ и УФ-обработки сточных вод совместно с очистными сооружениями.
Полезная модель обеспечивает возможность непрерывной обработки сточных вод, при этом обеспечивается безопасность окружающей среды от СВЧ-излучения.
Важным отличием полезной модели установки СВЧ и УФ-обработки сточных вод является применение новых подходов комбинированного способа обработки сточных вод. Он заключается в воздействии противофазных колебаний СВЧ волн и УФ излучения с заданной длиной волны на сточную воду. Схема обработки представлена на фигуре - 3.
Для автоматизации процесса управления работой установки, обеспечения генерируемых диапазонов ультрафиолетовых волн установлен блок автоматики.
Предлагаемая полезная модель обеспечит соблюдение нормативов допустимых сбросов веществ и микроорганизмов в водные объекты, повысит качество выпускаемых стоков в водоемы, обеспечит эффективную, надежную работу очистных сооружений.