УСТАНОВКА ДЛЯ ОЗОНИРОВАНИЯ ВОДЫ РАЗГОНОВА

Полезная модель относится к установкам водоподготовки и водоочистки, в частности к устройствам для окисления содержащихся в воде примесей с помощью озона. Применение установки эффективно для очистки воды из поверхностных и подземных источников для водоснабжения как населенных пунктов, так и для потребителей небольшого объема воды, например, для бассейнов, загородных домов.
Известна установка для озонирования воды (патент РФ на изобретение № 2268244, МПК C02F 1/78, 25.12.2003), содержащая входную водную магистраль, подающую сверху воду в открытый контактный бассейн, нагнетающий компрессор, соединенный с входом блока генерации озоновоздушной смеси, к выходу которого подключена газоразводящая труба. К выходу газоразводящей трубы подключен диспергатор, расположенный в нижней части контактного бассейна. Отвод обработанной воды осуществляется с нижней боковой поверхности бассейна. На поверхности водного бассейна размещен слой материала, выполненный из отдельных фрагментов, устойчивый к воздействию озона и препятствующий газовыделению с поверхности контактного бассейна.
Недостатком данной установки является повышенные энергозатраты на производство озоновоздушной смеси, т.к. ввиду отсутствия избыточного давления газа внутри открытого бассейна необходим повышенный расход смеси, в объеме бассейна озон в воде растворяется неполностью, что требует установки дополнительных элементов.
Известна установка для получения сверхчистой питьевой воды (патент РФ № 2114790, МПК C02F 1/78, 19.09.1996), содержащая бак-реактор, разделенный продольной перегородкой на две сообщающиеся части, блок подачи обрабатываемой воды в бак-реактор, генератор озона, диспергирующее устройство, расположенное в нижней части бака-реактора, деструктор, блок отвода воды.
Недостатками известной установки являются сложность конструкции, малоэффективное использование озоновоздушной смеси из-за образования «мертвых» зон, т.е. зон, где не происходит контакта озоновоздушной смеси с водой, низкая ремонтабельность, затруднения в обслуживании.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является контактный аппарат для озонирования водных систем (патент РФ на ПМ № 33759, МПК C02F 1/78, 25.12.2003), принятый за прототип. Контактный аппарат выполнен в виде колонны, на нижнем торце которой закреплен диспергатор. Колонна снабжена патрубками подачи озоновоздушной смеси и исходной воды, а также патрубками отвода обработанной воды и остаточного озона, что совпадает с существенными признаками предлагаемой установки. Патрубки подачи и отвода воды расположены на боковой поверхности колонны в верхней и нижней частях соответственно. Для увеличения продолжительности контакта диспергированной озоновоздушной смеси с обрабатываемой водой внутри колонны размещен, по крайней мере, один объемный нетканый волокнистый модуль.
Недостатком известного аппарата является применение нетканых модулей, которые в процессе работы засоряются продуктами окисления, что приводит к снижению эффективности и соответственно производительности аппарата. При изменении давления в контактной колонне возможно смещение нетканых волокнистых модулей, что может привести установку к выходу из строя. Таким образом, применяемый нетканый волокнистый модуль является расходным материалом. Сложность конструкции ведет к затруднению обслуживания установки. Перечисленные недостатки снижают ее надежность, увеличивают стоимость установки, а также эксплуатационные расходы.
Общим недостатком известных установок при использовании закрытых контактных емкостей является образование «мертвых» зон, т.е. зон, где не происходит контакта озоновоздушной смеси с водой, что значительно снижает эффективность работы. В случае же установки нескольких диспергаторов для увеличения эффективности значительно усложняется конструкция, что приводит к снижению ее надежности.
Также общим недостатком известных установок с применением диспергаторов мембранного типа, выполненных из перфорированного полиэтилена или антикоррозионного материала, например титана, является засорение отверстий, размер которых фиксирован. Соответственно усложняется эксплуатация установок, т.к. требуется частая очистка или же замена диспергатора.
Общим недостатком известных установок с размещением патрубка отвода обработанной воды выше уровня диспергатора на боковой поверхности контактной емкости является уменьшение зоны обработки воды из-за неполного использования объема колонны, а также накопление продуктов окисления (шлама) на дне контактных емкостей, что требует их частой очистки.
В известных установках повышение их эффективности шло за счет, как правило, усложнения конструкции, что всегда влечет за собой уменьшение надежности и увеличение издержек на ее эксплуатацию и ремонт.
При создании полезной модели решалась задача повышения эффективности работы установки при одновременном увеличении ее надежности и уменьшении затрат на ее эксплуатацию и ремонт.
Поставленная задача решена за счет того, что в известной установке для озонирования воды, содержащей контактную колонну с диспергатором, закрепленным на нижнем торце колонны, патрубки подачи исходной воды и отвода обработанной воды, патрубок подачи озоновоздушной смеси в диспергатор и патрубок отвода остаточного озона, согласно предложенному техническому решению на верхнем торце колонны закреплен рассеиватель, соединенный с патрубком подачи исходной воды, патрубок отвода обработанной воды размещен ниже уровня диспергатора в нижнем торце колонны, а диспергатор выполнен в виде диска с эластичной перфорированной мембраной, причем площадь диспергатора составляет 95% от площади внутреннего диаметра контактной колонны, при этом торцы контактной колонны выполнены в виде съемных фланцев.
Размещение рассекателя на верхнем торце колонны позволяет создать равномерный поток воды по всему объему колонны. Выполнение диспергатора в виде диска с эластичной перфорированной мембраной позволяет, с одной стороны, обеспечить эффективное диспергирование подаваемой озоновоздушной смеси, а с другой, обеспечить самоочистку поверхности мембраны во время работы. Увеличение площади диска диспергатора до 95% от площади внутреннего диаметра контактной колонны позволяет создать встречный равномерный поток озоновоздушной смеси по всему объему колонны. Таким образом, осуществляется наиболее полный контакт и насыщение воды озоном.
Размещение патрубка отвода обработанный воды ниже уровня диспергатора в нижнем торце колонны позволяет увеличить эффективность работы за счет озонирования воды по всему объему колонны, а также уменьшить накопление продуктов окисления (шлама) на дне колонны.
Выполнение контактной колонны со съемными фланцами позволяет легко производить монтаж и демонтаж рассекателя или диспергатора (при необходимости ремонта или замены) внутри колонны, а также легко производить очистку от осевших продуктов окисления на стенках и нижнем торце колонны.
Минимум элементов внутри колонны позволяет увеличить надежность установки и соответственно повысить ее эксплуатационные качества.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид установки, на фиг. 2 - схематично показан диспергатор во время работы
Установка для озонирования воды выполнена в виде контактной колонны 1 со съемными верхним фланцем 2 и нижним фланцем 3, по центру верхнего фланца 2 размещен рассеиватель 4, соединенный с патрубком 5 подачи исходной воды. Также на верхнем фланце 2 закреплен автоматический клапан удаления остаточного газа 6. В центре нижнего фланца 3 закреплен диспергатор 7, соединенный с патрубком подачи озоновоздушной смеси 8, причем площадь диспергатора составляет 95% от площади внутреннего диаметра контактной колонны 1. Диспергатор выполнен в виде диска с эластичной перфорированной мембраной 9 из химически стойкого материала, например графитосиликона. Патрубок отвода обработанной воды 10 размещен в нижнем фланце 3 под диспергатором 7.
Установка работает следующим образом
Исходная вода через патрубок 5 подается под напором в рассеиватель 4 и равномерным потоком двигается вниз. Озоновоздушная смесь по давлением, превышающим давление воды на 0,1-0,8 Атм, поступает через патрубок 8 во внутренний объем диспергатора 7, при этом эластичная перфорированная мембрана 9, в результате избыточного давления, растягивается, приобретая сферическую поверхность, отверстия увеличиваются, и образуется поток пузырьков, равномерно всплывающих по всему объему колонны, обеспечивая наиболее полный контакт озоновоздушной смеси с водой и насыщение ее озоном. Скользящий по сферической поверхности мембраны поток воды способствует отрыву воздушных пузырьков от ее поверхности, а также способствует самоочистке мембраны. Обработанная вода через зазор между диском диспергатора 7 и стенкой колонны 1 поступает в низ колонны и через патрубок 10 поступает на осадочный фильтр (на чертеже не показан) для осаждения образовавшегося в результате окисления шлама. Остатки озона выводятся в атмосферный воздух через автоматический клапан 6 в верхнем фланце 2.
Эксплуатация заявляемой установки показала ее высокую эффективность и хорошие эксплуатационные показатели. Предлагаемая установка имеет очень широкий диапазон по производительности, так, например, колонна с внутренним диаметром 290 мм и высотой 1500 мм имеет диапазон по производительности от 0 до 2000 л/ч. При содержании общего железа в исходной воде 1,8 мг/л, после обработки воды содержание общего железа снизилось до 0,05 мг/л, что на порядок меньше норм ПДК. При производительности 500 л/ч, объемом подаваемой озоновоздушной смеси 1000 л/ч с концентрацией озона 2.5 мг/л и давлении в колонне 2,5 Бар, запах озона, выходящего из клапана удаления, отсутствовал, т.е. количество выбрасываемого озона не превышало норм ПДК. Обслуживание с полной чисткой колонны или же замена мембраны занимает 10 мин.