РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КОАГУЛЯНТА ДЛЯ ВОДОПОДГОТОВКИ
DISTRIBUTION DEVICE OF COAGULANTS FOR WATER TREATMENT

Настоящее изобретение относится к средствам водоподготовки и водоочистки в процессах, в которых используют коагуляцию и насыщение жидкими и газообразными компонентами для очистки и обеззараживания питьевой и сточной воды в трубопроводах и бассейнах.
Известны разные распределительные устройства коагулянта для водоподготовки, которые в основном раскрыты в следующем источнике информации: «Указания по применению технологии очистки воды на контактных осветителях с использованием оптимальных режимов перемешивания коагулянта с водой» / Утверждено приказом Министерства жилищно-коммунального хозяйства РСФСР от 4 октября 1986 г. № 431, Отдел научно-технической информации АКХ, Москва, 1986 /рис.1 и 2/.
Согласно этим указаниям, один из путей интенсификации технологии контактного осветления воды - совершенствование распределительного устройства коагулянта для водоподготовки и процесса перемешивание его в ней. Приведены данные по проектированию таких распределительных устройств. Одно из известных распределительных устройств коагулянта выбрано в качестве прототипа. Это устройство состоит из центрального бачка со штуцером, на который надевается шланг для подачи коагулянта, и лучераспределителя, образованного из радиально расположенных перфорированных отверстиями трубчатых лучей, при этом отверстия направлены вдоль поступающего в часть ёмкости потока воды, а каждая трубка-луч имеет торцевую заглушку (см. рис. 1 в указанном источнике). Отверстия после их сверления на лучах сверлом расчетного диаметра раззенкованы так, чтобы их диаметр увеличивался от внутренней к наружной поверхности луча. Количество лучей установлено не более 8, а на каждом луче число отверстий - не более 3,4.  Отверстия на лучах расположены симметрично относительно оси потока обрабатываемой воды.
Прототип имеет существенный недостаток. Он имеет ограниченное функциональное действие и трудные условия для перемешивания коагулянта с водой. Это обусловлено тем, что в нем лучи разносят коагулянт по поперечному сечению потока, а отверстия в них распределяют коагулянт в потоке воды. Для его перемешивания необходимо привлекать внешние перемешивающие поток устройства, что энергетически не всегда целесообразно. Кроме того, внешние перемешивающие устройства чаще всего в потоке образуют макротурбулентные перемещения воды, которые охватывают большие порции коагулянта. Последний расходуется в больших объемах, но в меньшем объеме попадает на все мелкие частицы в воде.
Задачей настоящего изобретения является создание нового распределительного устройства коагулянта для водоподготовки, обеспечивающего достижение технического результата, представляющего собой расширение функциональных возможностей и улучшение условий перемешивания коагулянта с водой.
Поставленная задача решена следующим образом. Известное устройство для распределения коагулянта для водоподготовки содержит лучераспределитель, образованный из радиально расположенных перфорированных отверстиями трубок, при этом отверстия направлены вдоль поступающего потока воды.
В то же время согласно настоящему изобретению каждая радиальная перфорированная трубка лучераспределителя между отверстиями имеет выступающие крючкообразные планки, загнутые вдоль потока и под углом к нему, образуя гребни, каждый из которых расположен над соответствующим отверстием с возможностью отражать часть воды на подаваемый из этого отверстия коагулянт.
Такое новое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет создать новое распределительное устройство коагулянта для водоподготовки, обеспечивающее достижение следующего технического результата, а именно: расширение функциональных возможностей. Это обусловлено тем, что над каждым отверстием в трубке лучераспределителя появилась планка, загнутая так, что образует гребень, имеющий возможность не только образовывать в потоке воды соответствующую завихренную струю, но и отражать часть её на подаваемый из соответствующего отверстия коагулянт, улучшая условия его перемешивания с водой.
Авторами настоящего изобретения был проведен патентный поиск, который показал, что заявляемая совокупность существенных признаков не известна. Поэтому данное изобретение можно считать новым.
Предлагаемое изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень», так как оно для специалиста логически не следует из известного уровня техники. В частности, как уже отмечено выше, в источнике, в котором описан прототип, для перемешивания после распределительного устройства коагулянта используют внешние перемешивающие воду устройства, либо на воду воздействуют акустическими полями, ультразвуком, а в ряде случаев используют трубу Вентури. В настоящем изобретении этого не требуется. В предлагаемом распределительном устройстве имеет место самообразование завихренных струй, которые формируются равномерно распределенными в потоке по его поперечному сечению. При этом часть водного потока при подаче коагулянта сразу охватывает его и вступает с ним реакцию. Это обеспечивают упомянутые гребни над отверстиями в трубах лучераспределителя. Таким образом, предлагаемое распределительное устройство удается эффективно использовать в условиях при малых скоростях потока и без дополнительной его активации.
Практическая применимость и техническая сущность заявляемого изобретения поясняется нижеследующим описанием и чертежами.
Фиг. 1: фронтальный разрез распределительного устройства;
Фиг 2: поперечный вид распределительного устройства.
Распределительное устройство коагулянта для водоподготовки содержит лучераспределитель 1, образованный из радиально расположенных перфорированных отверстиями трубок 2. (Фиг. 1 и 2). При этом отверстия 3 в упомянутых трубках 2 направлены вдоль поступающего потока воды (на чертежах не показано). Каждая радиальная перфорированная трубка 2 лучераспределителя между отверстиями 3 имеет выступающие крючкообразные планки 4. Они загнуты вдоль потока и под углом к нему, образуя гребни. (На чертежах не показано). Каждый гребень расположен над соответствующим отверстием 3 с возможностью отражать часть воды на подаваемый из этого отверстия коагулянт (на чертежах не показано).
Таким образом, в предлагаемом распределительном устройстве коагулянта для водоподготовки имеется ряд особенностей:
1. Диаметры отверстий 3 в трубах 2 лучераспределителя 1 подбираются таким образом, чтобы на концах труб 2 был больший расход раствора вводимого реагента, чем у центра лучераспределителя 1, т.е. у его стакана. Это необходимо потому, что на концах труб 2 отверстия 3 больше удалены друг от друга, а по сечению нужно обеспечить равномерную подачу раствора химреагента для более качественного его перемешивания.
2. К трубам 2 лучераспределителя 1 сбоку от распылительных их отверстий 3 приварены планки 4, образующие гребни, направленные вдоль потока. После того, как гребни приварены к трубам, их отгибают под углом к потоку для того, чтобы выпускаемые из лучераспределителя струи раствора реагента попадали в сильно возмущенный завихренный поток обрабатываемой сырой воды.
Предлагаемое распределительное устройство коагулянта для водоподготовки предназначено для введения и перемешивания растворов химреагента в обрабатываемую воду (коагулянта, флокулянта) при малых скоростях потока (0,2…0,5 м/с) без дополнительной активации.
Устройство размещается внутри трубопровода подачи сырой воды. Общеизвестно, что перемешивание раствора с обрабатываемой сырой водой происходит путем подачи под избыточным напором раствора химреагента в движущийся поток воды. Хотя при данных условиях (диаметр трубопровода и рабочие скорости потока сырой воды) должен соблюдаться турбулентный режим потока, тем не менее скоростей хаотичного перемещения струй воды может быть недостаточно для качественного перемешивания раствора химреагента с обрабатываемой сырой водой. Особенно это сложно обеспечивать при малых скоростях потока. Поэтому предлагаемое распределительное устройство коагулянта для водоподготовки крайне необходимо.
Это устройство устанавливают поперек потока с направленностью его отверстий и гребней по направлению потока (на чертежах не показано). При обтекании гребней первичного на трубах лучераспределителя (на чертежах не показано) поток воды закручивается, и от гребней образуются завихренные струи. Они повышают скорость хаотичного движения водяных струй, в которые через лучераспределитель вводится раствор химреагента. В результате он захватывается этими струям и активно перемешивается как в них, так и между ними. После такого перемешивания поток воды с введенным и предварительно распределенным раствором химреагента достигает, что рекомендуется делать решетки-фильтра (на чертежах не обозначены), где при обтекании перегородок её ячеек происходит ещё одно возбуждение хаотичности струй потока, дополнительно улучшающее качество перемешивания. В данном случае введение решетки не входит в состав данной заявки. Вместо этой решетки может стоять другой фильтр, улавливающий образованные коагулянтом соответствующие частицы.