Устройство для обеззараживания сточных вод (варианты)
Устройство для обеззараживания сточных вод по первому варианту исполнения содержит установленный на напорном трубопроводе подачи обрабатываемой жидкости (1) за гидронасосом (2) кавитационный генератор (3), выход из которого соединен с промежуточной емкостью (5), полость которой сообщается со входом в гидронасос (2), трубопровод слива обработанной жидкости (6) и запорно-регулирующую арматуру (4), (7). Для повышения эффективности обеззараживания, сокращения времени обработки и упрощения конструкции устройства кавитационный генератор (3) выполнен в виде канала, образованного на входе конфузором (8), переходящим в закручивающий аппарат (9), который может быть выполнен в виде улитки (10) с тангенциальным выходом в рабочую камеру (11), на выходе из которой установлена спрямляющая решетка (12). Спрямляющая решетка (12) может быть выполнена в виде пластин (13), параллельных оси рабочей камеры (11), а кавитационный генератор (3) может быть закрыт кожухом (14), образующим внешний проточный контур, вход (15) в который соединен с выходом из гидронасоса (2), а выход (16) - со входом в конфузор (8). По второму варианту установленный на трубопроводе подачи обрабатываемой жидкости (1) за гидронасосом (2) кавитационный генератор (3) соединен через двухходовой кран (4) с трубопроводом возврата (18) обрабатываемой жидкости на вход в гидронасос (2) и с трубопроводом (6) слива обработанной жидкости. Трубопровод возврата (18) может быть выполнен в виде змеевика (19), заключенного в кожух (20) с образованием теплообменника (21), что позволяет повысить степень обеззараживания и сократить время обработки.
Заявляемая полезная модель (ее варианты) относится к установкам для обработки сточных вод и может использоваться для обеззараживания бытовых и промышленных стоков, в также для очистки воды в коммунальном хозяйстве и в различных отраслях промышленности.
Известно достаточно много способов обеззараживания сточных вод, основанных на физических, химических и биологических воздействиях на сточные воды.
Так наряду с достаточно эффективными, но энергоемкими способами воздействия на обрабатываемую жидкость электрическими полями [1], низкотемпературной плазмой [2] известны также установки для обеззараживания, в которых обрабатываемая жидкость подвергается воздействию механических колебаний, в частности, ультразвуковых и/или кавитационных [3], [4].
Эти установки просты и менее энергоемки.
Известно устройство для обеззараживания сточных вод, содержащее установленный на напорном трубопроводе подачи обрабатываемой жидкости за гидронасосом кавитационный генератор, выход из которого соединен с промежуточными емкостями, полость каждой из которых сообщена со входом в гидронасос, трубопровод слива обработанной жидкости и запорно-регулирующую арматуру [5].
В этом известном устройстве, которое может быть принято за прототип, кавитационный генератор выполнен в виде трубки Вентури, что не позволяет добиться высокой эффективности обеззараживания, несмотря на установку дополнительного кавитационного генератора перед гидронасосом. Это объясняется неустойчивостью образующей в трубке Вентури каверны из-за
чего воздействию подвергается не весь поток проходящей через кавитационный генератор жидкости. Для обеспечения необходимого уровня обеззараживания приходится неоднократно пропускать обрабатываемую жидкость, накапливаемую в промежуточных емкостях через кавитационные генераторы, что значительно увеличивает время обработки. Кроме того, установка кавитационного генератора перед гидронасосом ухудшает работу последнего и снижает его ресурс.
Технический результат, который может быть достигнут при использовании заявляемой полезной модели (ее вариантов) заключается в повышении эффективности обеззараживания сточных вод, сокращении времени обработки, упрощении конструкции устройства и повышении надежности его функционирования.
Для достижения этого результата в первом варианте исполнения устройства для обеззараживания сточных вод, содержащего установленный на напорном трубопроводе подачи обрабатываемой жидкости за гидронасосом кавитационный генератор, выход из которого соединен по крайней мере с одной промежуточной емкостью, полость которой сообщается со входом в гидронасос, трубопровод слива обработанной жидкости и запорно-регулирущую арматуру, предлагается кавитационный генератор выполнить в виде канала, образованного на входе конфузором, переходящим в закручивающий аппарат с тангенциальным выходом в рабочую камеру цилиндрической формы, на выходе из которой установлена спрямляющая решетка.
Для повышения эффективности обеззараживания жидкости за счет ее подогрева выделяемым в рабочей камере кавитационного генератора теплом, кавитационной генератор может быть снабжен кожухом, образующим внешний проточный контур, вход в который связан с выходом из гидронасоса, а выход - со входом в конфузор.
Закручивающий аппарат кавитационного генератора может быть выполнен в виде улитки, а спрямляющая решетка - в виде
перекрещивающихся между собой пластин, плоскость которых параллельна оси рабочей камеры.
Во втором варианте исполнения устройства для обеззараживания сточных вод, содержащем установленный на трубопроводе подачи обрабатываемой жидкости за гидронасосом кавитационной генератор, выполненный как и в первом варианте, и трубопровод слива обрабатываемой жидкости, предлагается на выходе из кавитационного генератора установить двухходовой кран, сообщающий кавитационной генератор с трубопроводом возврата обработанной жидкости на вход в гидронасос и с трубопроводом слива обработанной жидкости, что позволяет повысить эффективность обеззараживания и сократить время обработки за счет снижения степени загрязнения обрабатываемой жидкости при повторном цикле ее обработки остатками сточных вод, пропущенными через устройство в предыдущем цикле.
Для утилизации выделяющегося при обработке жидкости тепла трубопровод возврата может быть выполнен в виде змеевика, заключенного в кожух, образующий камеру теплообмена.
Варианты выполнения полезной модели проиллюстрированы на прилагаемых чертежах.
На фиг.1 представлена схема устройства по перовму варианту.
На фиг.2 показан кавитационный генератор, вид сбоку.
На фиг.3 сечение А-А на фиг.3.
На фиг.4 - схема выполнения устройства для обеззараживания по второму варианту.
Устройство для обеззараживания сточных вод содержит трубопровод подачи обрабатываемой жидкости 1, на напорном участке которого за гидронасосом 2 установлен кавитационный генератор 3.
Выход из кавитационного генератора 3 соединен через многоходовой кран 4 с промежуточными емкостями 5 и с трубопроводом слива 6 обработанной жидкости.
Промежуточные емкости 5 сообщаются через многоходовой кран 7 со входом в гидронасос 2.
Кавитационный генератор 3 выполнен в виде канала (см. рис. 2), образованного на входе конфузором 8, переходящим в закручивающий аппарат 9, который может быть выполнен в виде улитки со спиральным каналом 10, тангенциально выходящим в рабочую камеру 11 цилиндрической формы.
На выходе из рабочей камеры 11 установлена спрямляющая решетка 12, которая может быть выполнена в виде перекрещивающихся между собой пластин 13, плоскость которых параллельна оси рабочей камеры 11.
Кавитационный генератор 3 может быть снабжен кожухом 14 (рис.1), образующим внешний проточный контур, вход 15 в которой связан с выходом из гидронасоса 2, а выход 16 - со входом в конфузор 8.
Устройство функционирует следующим образом.
Подлежащие обеззараживанию сточные воды по трубопроводу 1 гидронасосом 2 подаются в Кавитационный генератор 3. В конфузоре 8 жидкость ускоряется и поступает в закручивающий аппарат 9. Закрученный в спиральном канале 10 поток тангенциально поступает в рабочую камеру 11, где давление в ускоренном и закрученном потоке резко снижается до критического, приводящего к возникновению гидродинамической кавитации. Параметры потока (скорость, давление, закрутка) обеспечивают устойчивую объемную кавитацию в зоне 17, занимающей практически все поперечное сечение рабочей камеры 11 перед спрямляющей решеткой 12, с образованием в этой зоне низкотемпературной плазмы. Совместное действие сопровождающих этот процесс факторов (динамические ударные нагрузки, излучение и высокая температура) приводит к разрушению оболочек бактерий, вирусов, гельминтов и других патогенных микроорганизмов и к их гибели.
Если степень загрязнения сточных вод патогенной флорой и яйцами гельминтов незначительна, то их обработка может осуществляться в
непрерывном режиме, и после прохождения генератора кавитации обработанная жидкость поступает в трубопровод слива 6.
При высокой степени загрязнения стоков, несмотря на высокую эффективность обеззараживания (до 99%), обработка ведется в циклическом режиме. Пройдя кавитационный генератор 3, жидкость подается в одну из промежуточных емкостей 5 и, после ее заполнения, переключением крана 7 обработанную жидкость подают гидронасосом 2 в кавитационный генератор для повторной обработки.
Этот процесс может повторяться несколько раз, с использованием одной или двух промежуточных емкостей 5 до достижения необходимой степени обеззараживания, после чего жидкость сливают по трубопроводу 6.
Во втором варианте реализации устройства для обеззараживания (фиг.4) кавитационный генератор 3 так же установлен на трубопроводе подачи обрабатываемой жидкости 1 за гидронасосом 2, а выход из него соединен через двухходовой кран 4 с трубопроводом слива обработанной жидкости 6 и с трубопроводом 18 возврата обрабатываемой жидкости в гидронасос 2. Трубопровод 18 возврата обрабатываемой жидкости может быть выполнен в виде змеевика 19, который может быть заключен в кожух 20, образуя теплообменник 21.
В этом варианте исполнения при необходимости повторной обработки стоков жидкость после кавитационного генератора 3 поступает в трубопровод 18 возврата и через двухходовой кран 7 на вход в гидронасос 2. Утилизация тепла в этой схеме осуществляется выполнением трубопровода 18 в виде змеевика 19, заключенного в кожух 20 с образованием теплообменника 21, теплоносителем в котором может быть любая жидкость, в том числе и обработанные стоки.
Отсутствие в этом варианте промежуточных емкостей 5 и образованного кожухом 14 проточного контура вокруг кавитационного генератора 3, снижая количество обрабатываемой в одном цикле жидкости, позволяет повысить эффективность обеззараживания и сократить время обработки за счет
снижения степени загрязнения обрабатываемой жидкости при повторном цикле ее обработки остатками сточных вод (в проточном контуре под кожухом 14 и в промежуточной емкости 5), пропущенных через них в предыдущем цикле, (т.е. за счет снижения подмешивания к обрабатываемой жидкости остатков недоочищенных стоков).
Заявляемые варианты полезной модели просты, надежны в эксплуатации и обеспечивают высокую степень обеззараживания сточных вод (>99%) при небольших затратах энергии - только на привод гидронасоса 2.
Источники информации:
[1] RU, из пат. №2088536, C 02 F 1/30, 1997 г.
[2] RU, пат. №2129991, C 02 F 1/30, 1999 г.
[3] WO, 00/07941, C 02 F 1/36
[4] WO, 94/13587, C 02 F 1/34, 1993 г.
[5] RU, пат. №2057079, C 02 F 1/34, 1996 г.
1. Устройство для обеззараживания сточных вод, содержащее установленный на напорном трубопроводе подачи обрабатываемой жидкости за гидронасосом кавитационный генератор, выход которого соединен, по крайней мере, с одной промежуточной емкостью, полость которой сообщается со входом в гидронасос, трубопровод слива обработанной жидкости и запорно-регулирующую арматуру, отличающееся тем, что кавитационный генератор выполнен в виде канала, образованного на входе конфузором, переходящим в закручивающий аппарат с тангенциальным выходом в рабочую камеру цилиндрической формы, на выходе из которой установлена спрямляющая решетка.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кавитационный генератор снабжен кожухом, образующим внешний проточный контур, вход в который соединен с выходом из гидронасоса, а выход - с входом в конфузор.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что спрямляющая решетка выполнена в виде перекрещивающихся между собой пластин, плоскости которых параллельны оси рабочей камеры.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что закручивающий аппарат выполнен в виде улитки.
5. Устройство обеззараживания сточных вод, содержащее установленный на трубопроводе подачи обрабатываемой жидкости за гидронасосом кавитационный генератор и трубопровод слива обрабатываемой жидкости, отличающееся тем, что на выходе из кавитационного генератора установлен двухходовой кран, сообщающий кавитационный генератор с трубопроводом возврата обрабатываемой жидкости на вход в гидронасос и с трубопроводом слива обработанной жидкости.
6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что трубопровод возврата обрабатываемой жидкости выполнен в виде змеевика.
7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что змеевик заключен в кожух, образующий камеру теплообменника.
