УСТРОЙСТВО ОЧИСТКИ ВОДЫ (ВАРИАНТЫ)
DEVICE FOR WATER PURIFICATION (VERSIONS)

Изобретение относится к способам и устройствам обработки воды озоном и может быть использовано в технологиях подготовки питьевой воды и обработки жидких стоков.
Из аналогов известен способ контактного озонирования воды на твердой поверхности, который использован в «аппарате для контактирования газа и жидкости» (патент RU 2223814, С 01, 23.04.2002). Указанный аппарат представляет собой контур циркуляции воды, образованный вертикальными трубами, а также верхней и нижней переточными камерами. Перекачивающее устройство размещено в верхней части трубы с нисходящим потоком. Там же установлен насадок, ниже которого подключено устройство ввода озона. Контактными поверхностями, реализующими способ, служат вертикальные продольные ребра, расположенные внутри трубы с нисходящим потоком.
Тот же способ реализован в «установке для насыщения воды озоном» (патент RU 2214370, С 01, 25.03.2002). Указанная установка содержит контактную колонну, заполненную частично контактными элементами, а озон вводится непосредственно перед контактными элементами. Здесь озонирование воды происходит на поверхности контактных элементов.
Недостатком указанного способа и реализующих его устройств является то, что по мере удаления от места ввода озона концентрация растворенного в воде озона снижается и, следовательно, эффективность озонирования падает.
В качестве прототипа принят «Способ очистки питьевой воды и устройство для его осуществления» (патент RU 2226512, С 01, 17.10.2002). Способ заключается в смешивании озона с водой непосредственно перед пропусканием ее через сорбент. Здесь озонирование воды, фильтрация и сорбция осуществляются на твердых частицах сорбирующего вещества одновременно.
Устройство для осуществления способа содержит контактную камеру, заполненный сорбентом фильтр и распылитель (диспергатор) озона, размещенный непосредственно перед фильтром. Повышение эффективности озонирования и интенсификация процессов коагуляции происходит в тонком слое сорбента, ближайшем к диспергатору озона.
Недостатком данного способа и устройства является наличие сорбирующего фильтра, который имеет ограниченный ресурс работы и требует или замены, или регенерации. Кроме того, способ эффективен только в тонком слое фильтра, ближайшем к диспергатору озона.
Предлагаемое изобретение устраняет недостатки прототипа за счет замены фильтра, толщиной от нескольких сантиметров и более, на тонкий фильтр, толщиной порядка одного миллиметра. При этом вода пропускается через фильтр многократно, а насыщение воды озоном производится перед каждым прохождением фильтра. Таким образом, эффективность озонирования воды одинаково высока при каждом проходе фильтра.
Результатом применения способа является существенное упрощение процесса очистки жидкости и достижение высокого качества очистки при минимуме эксплуатационных затрат.
Для реализации этого способа предлагаются два варианта устройства.
Вариант 1. Главными элементами здесь являются контактная камера, разделенная тонким фильтром, устройство циклической прокачки воды через фильтр и диспергатор озона, который установлен непосредственно перед фильтром. Устройство прокачки воды размещается либо в контактной камере перед диспергатором озона (Фиг.1), либо вне контактной камеры с соответствующими каналами ввода/вывода воды из камеры (Фиг.2). Вместо перегораживающего контактную камеру фильтра можно применить замкнутую емкость с фильтрующими стенками, размещаемую в контактной камере, в которую циклически закачивается вода из контактной камеры, а озон вводится на выходе перекачивающего воду устройства (Фиг.3.).
Вариант 2. Устройство состоит из контактной камеры, разделенной фильтрами, установленными последовательно с небольшим интервалом. В каждый интервал между фильтрами помещается диспергатор озона. Поток воды в контактной камере через фильтры осуществляется прокачивающим устройством (Фиг.4.).
Предлагаемые варианты устройства очистки воды озоном, осуществляющие заявляемый способ, иллюстрируются упрощенными схемами (см. Фиг.1, 2, 3 и 4). На всех чертежах даются только существенные для раскрываемого изобретения схематические изображения компонентов устройства.
Устройство очистки воды озоном в варианте 1.1 (Фиг.1) состоит из следующих основных частей: контактной камеры 1, тонкого фильтра 2, перегораживающего контактную камеру 1, диспергатора озона 3, который размещен перед фильтром 2, и устройства циркуляции жидкости 4 в контактной камере 1. Пунктирными линиями показаны направления потока воды.
Устройство очистки воды озоном в варианте 1.2 (Фиг.2) отличается от варианта 1.1 только тем, что устройство 4 циркуляции жидкости в контактной камере 1 выведено за пределы камеры. Пунктирными линиями показаны направления потока жидкости.
Устройство очистки воды озоном в варианте 1.3 (Фиг.3) состоит из следующих главных частей: контактной камеры 1, емкости 2 с тонкими фильтрующими стенками, которая размещена в контактной камере 1 и имеет отверстие для ввода жидкости, устройства 3 перекачки воды из контактной камеры в фильтрующую емкость 2 и диспергатора озона 4, который установлен на выходе перекачивающего устройства 3. Пунктирными линиями показаны направления потока жидкости.
Устройство очистки воды озоном в варианте 2 (Фиг.4) состоит из следующих существенных частей: контактной камеры 1, тонких фильтров 2, установленных в контактной камере 1 последовательно с интервалом, диспергаторов озона 3, которые помещены в интервалах между фильтрами, и устройства подачи жидкости (на чертеже не показано) в контактную камеру 1. Пунктирными линиями показаны направления потока жидкости.
Минимальная толщина фильтров в описанных устройствах определяется либо их механической прочностью, либо фильтрующей способностью материала фильтров. Примеры: фильтрующая ткань, пористая керамика и т.п.
Способ и устройства очистки воды озоном, реализующие способ, работают следующим образом.
Смесь озона с водой подается непосредственно на тонкий фильтр. В результате чего на фильтре одновременно происходит ускорение процессов озонирования, интенсифицикация коагуляции и задержка коагулировавших частиц. Если скорость потока воды через фильтр относительно невелика, то на фильтрующем материале электрическими силами удерживаются частицы даже меньшего размера, чем фильтрующие поры. Этот процесс повторяется при каждом пропускании смеси озона с водой через фильтр вплоть до получения необходимого качества очистки воды. Накопленные на фильтре частицы легко и быстро удаляются по мере накопления потоком воды, скорость которого больше скорости фильтрации.