ДИСПЕРГАТОР ОЗОНО-ВОЗДУШНОЙ СМЕСИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
DISPERSER OF OZONE-AIR MIX FOR DRINKING WATER TREATMENT

Изобретение относится к технике обработки питьевой воды озонированием и может быть использовано в промышленных барботажных контактных резервуарах станций водоподготовки городов и населенных пунктов в качестве устройств, диспергирующих мелкие пузырьки озоновоздушной смеси в обрабатываемую воду.
Из уровня техники обработки воды озонированием известно, что высокая степень поглощения озона водой, более 95%, в промышленных контактных резервуарах может быть обеспечена при диспергировании мелких пузырьков озоновоздушной смеси размером 0,8÷1,2 мм. Из заявки на изобретение №2012144107 известно, что такого размера пузырьки озоновоздушной смеси могут быть получены пропусканием смеси через тонкие, толщиной 0,4÷0,5 мм, перфорированные пластины диспергаторов из титана, в которых отверстия изготовлены методом лазерной прошивки, причем средний диаметр отверстий установлен в пределах от 65 до 75 мкм, а диаметр любого отверстия в пределах от 60 до 80 мкм.
Диспергаторы с перфорированными лазером отверстиями в тонких пластинах могут быть выполнены в виде полых дисков с перфорированной крышкой, либо в виде полых панелей с перфорированной верхней стенкой с соотношением длины к ширине от 5:1 до 6:1.
Из опыта техники обработки питьевой воды озонированием также известен недостаток перфорированных металлических пластин диспергаторов, заключающийся в постепенном снижении пропускной способности малых отверстий из-за минерального и биологического обрастания по мере эксплуатации. Это приводит к необходимости периодической регенерации крышек диспергаторов и удорожает очистку воды. Необходимая концентрация минералов и бактерий у поверхности крышки диспергатора поддерживается за счет обтекания необработанной водой, непрерывно поступающей в контактный резервуар в процессе озонирования.
Технической задачей настоящего изобретения является разработка способа замедления процесса минерального и биологического обрастания отверстий крышки диспергатора и существенное при этом сокращение циклов ее регенерации при эксплуатации.
Решение технической задачи изобретения достигается тем, что поверх перфорированной крышки диспергатора параллельно установлена съемная перфорированная накладка из озоностойкого материала, например фторопласта, толщиной 5÷6 мм с более крупными отверстиями, чем в перфорации крышки. При установке накладки в зоне расположения перфораций обеспечивается соосность отверстий в крышке и накладке, а также зазор 2÷3 мм между плоскостями крышки и накладки. Стык накладки и крышки выполнен по периферии крышки либо путем установки прокладок из озоностойкого материала, либо путем местного утолщения накладки, при этом в нескольких местах по периферии предусмотрено несколько радиальных дренажных каналов, сообщающих полость зазора между крышкой и накладкой с объемом воды в контактном резервуаре. Отверстия перфорации накладки выполнены в виде усеченного конуса с расширением в сторону крышки, причем меньший диаметр выходного отверстия выбран в 1,5÷2 раза больше максимального диметра пузырьков озоно-воздушной смеси, продуцируемых отверстиями перфорации крышки. Диаметр входного отверстия в накладке принят на 25÷40% больше выходного.
В предлагаемом диспергаторе необработанная вода, содержащая минералы и бактерии, обтекает наружную поверхность перфорированной накладки. Поступление необработанной воды к перфорации крышки диспергатора практически исключено. Диспергирование и всплытие пузырьков озоно-воздушной смеси происходит в застойной зоне зазора между накладкой и крышкой и в объеме конических сужающихся отверстий в накладке. Это обеспечивает минимальное биологическое и минеральное обрастание отверстий, реализуемое только за счет начальной концентрации минералов и бактерий, содержащихся в объеме воды в зазоре и в конических отверстиях при пуске установки озонирования.
Выбор фторопласта в качестве материала для перфорированной накладки исключает биологическое обрастание отверстий накладки и обеспечивает высокую устойчивость к отложениям кальция. Возможные отложения не могут заметно повлиять на пропускную способность накладки, поскольку выходные отверстия перфорации накладки выполнены существенно больших размеров (2÷3 мм), чем отверстия перфорации крышки (0,07÷0,10 мм). Поддержание постоянства величины давления воды над перфорацией крышки обеспечивают радиальные дренажные каналы между полостью зазора и объемом воды в контактном резервуаре.
Предлагаемый диспергатор озоно-воздушной смеси для обработки питьевой воды поясняется чертежами общего вида, представленными на Фиг. 1 и 2. Цифрами на чертежах обозначены:
1 - корпус; 2 - крышка; 3 - отверстие перфорации крышки; 4 - штуцер; 5 - накладка; 6 - отверстие перфорации накладки; 7 - монтажная центральная ось крышки; 8 - гайка; 9 - монтажный направляющий угольник крышки; 10 - монтажный паз накладки; 11 - центральное монтажное отверстие накладки; 12 - скоба; 13 - винт; 14 - дренажный канал.
Особенности конструкции диспергатора, технологии его изготовления, сборки и контроля характеристик следующие.
Корпус 1 диспергатора тарельчатой формы диаметром 150÷300 мм штампуется из листового титана толщиной 1÷2 мм. Крышка 2 изготавливается из листового титана толщиной 0,4÷0,5 мм с центральным отверстием диаметром 15÷20 мм. На станке с программным автоматическим управлением производится лазерная прошивка отверстий 3 диаметром 70÷75 мкм с соблюдением заданного расположения их осей. Затем в центральное отверстие крышки вваривается центральная монтажная ось 7, и с помощью контактной сварки к крышке крепится направляющий монтажный угольник 9. При этом плоскость угольника, перпендикулярная плоскости крышки, совмещается с линией, проходящей через ось 7 крышки и оси отверстий 3 перфорации. Накладка 5 изготавливается из фторопласта методом литья под давлением. При этом расположение осей отверстий 6 в накладке соответствует перфорации крышки. Изготовление дренажных каналов 14 и монтажного паза 10 обеспечивается конструкцией пресс-формы. Далее крышка и корпус свариваются на сварочном автомате по периферии. В корпус вваривается штуцер 4. Проводятся испытания на герметичность, прочность и определение расходных характеристик на воздухе. Далее производится установка накладки 5. При этом центральное монтажное отверстие 11 накладки совмещается с осью 7 крышки, а паз накладки 10 с угольником 9 крышки, чем обеспечивается совмещение отверстий перфораций накладки и крышки. Накладка фиксируется на диспергаторе тремя упругими скобами 12 и винтами 13. Проводится контрольное испытание на функционирование диспергатора на минимальном расходе воздуха.