Устройство для очистки воды

 

Использование: для очистки воды и, в частности, для очистки питьевой воды в зонах с неблагоприятной экологической обстановкой. Сущность изобретения: устройство имеет три стадии обработки: предварительная очистка воды от механических примесей размером более 3 мкм, облучение ультрафиолетовым светом в реакторе, содержащем короткоимпульсные ксеноновые лампы, и концевую очистку в фильтре. Кроме того, устройство содержит теплообменник, нагревающий воду, идущую в реактор, и охлаждающий воду, выходящую из реактора, а также нагреватель с терморегулятором, поддерживающий температуру воды, поступающей в реактор на облучение на уровне не ниже 90^oС. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технике очистки воды.

Известна установка для очистки воды, содержащая реактор с источником ультрафиолетового облучения, соединенный входом с водозабором посредством трубопровода, и блок питания [1] Недостатком известной установки является недостаточно высокая производительность очистки воды от органических примесей.

Целью изобретения является создание устройства глубокой очистки воды, обеспечивающей увеличение производительности очистки воды от органических примесей при одновременном повышении коэффициента полезного действия по затрачиваемой энергетической мощности.

Цель достигается тем, что известное устройство очистки воды, содержащее реактор с источниками ультрафиолетового облучения, соединенный входом с водозабором посредством трубопровода, и блок питания, снабжено фильтром предварительной очистки, теплообменником и нагревателем, последовательно установленными между водозабором и входом реактора, и фильтром концевой очистки, соединенного через теплообменник с выходом реактора.

Кроме того, в качестве источника ультрафиолетового облучения использованы короткоимпульсные ксеноновые лампы. В результате применения теплообменника, ранее безвозвратно теряемая часть энергии, идущая на нагрев облученной воды, используется для предварительного подогрева, поступающей на облучение воды, и тем самым увеличивается эффективность фотолиза вредных органических веществ в воде. К такому же результату приводит использование нагревателя, повышающего температуру воды, идущей на облучение. Так например, серия электрических разрядов короткоимпульсной ксеноновой лампы ИНП-3/250 при облучении воды с начальным содержанием карбофоса 0,1 мг/л (2ПДК) при температуре 20 и 40^оС приводит к увеличению разложения пестицида во втором случае в 1,5 раза по сравнению с первым. Это соответствует экспоненциальной зависимости от температуры течения реакции фотолиза с энергией активации процесса V, равной 20 КДж/моль: l ^{v / T} (1) В соответствии с зависимостью (1) при нагреве воды до 90^оС скорость реакции фотолиза по сравнению с температурой 20^оС возрастает в 4,5 раза.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

От водопроводной сети или другого водозабора вода поступает на фильтр 1 предварительной очистки. Тип фильтра может быть выбран в зависимости от доступности и стоимости. Выход фильтра 1 связан с теплообменником 2, выход которого через нагреватель 3 с терморегулятором связан с реактором 4, состоящим из корпуса, в котором находятся ксеноновые лампы (на чертеже не показаны) с блоком 5 питания. Выход реактора соединен со вторым входом теплообменника 2, вода из которого подается на фильтр 6 концевой очистки, после которого идет к потребителю.

В одном из вариантов конкретного исполнения заявляемого устройства в качестве фильтра 1 предварительной очистки использован фильтр ВИАМ на основе кварцевых волокон объемом 100 см³, достаточный для очистки 10 м³ воды при снижении золей и взвесей в воде с 5 до 0,5 мг/л, при производительности очистки 0,5 м³/ч. В корпусе реактора 4 установлены 4 ксеноновые лампы ИНП-3/250, имеющие размеры разрядного промежутка 3 х 25 мм. Энергоресурс ламп составляет 8 х 10⁸ Дж, что достаточно для облучения 40 м³ воды при удельных затратах электроэнергии 20 Дж/cм³ обрабатываемой воды и снижения концентрации пестицидов и гербицидов в воде в 10 раз. Оболочки ламп находятся в непосредственном контакте с облучаемой водой, что приводит к максимальной эффективности передачи светового и теплового потока от ламп к воде. С целью получения наиболее высокой энергетической эффективности излучения ламп в спектральном диапазоне, короче 250 Нм, необходимо рассеять 1-10 МВт в 1 см³ ксенонового разряда. Для использования в устройстве ламп ИНП-3/250 такой режим был осуществлен при деятельности разряда 1-2 мкс с использованием малоиндуктивных конденсаторов, заряженных от блока 5 питания до напряжения 20 кВ. При частоте подачи электрических импульсов на лампы 25 Гц максимальная мощность, потребляемая блоком питания для достижения требуемой производительности по обработке воды, составляет 2 кВт. Для уменьшения энергозатрат в устройстве установлен теплообменник 2 по одному из каналов которого протекает вода после выхода ее из реактора 4 в направлении фильтра 6 концевой очистки, а по другому вода, текущая к реактору. С этой же целью перед реактором установлен нагреватель 3 с терморегулятором, служащим для начального нагрева воды перед началом процесса ультрафиолетового облучения воды и при необходимости дополнительного подключения в процессе очистки с целью удержания температуры очищаемой воды не ниже 90^оС. Наличие теплообменника и нагревателя с терморегулятором позволяет снизить энергозатраты или повысить количество обрабатываемой воды при том же потреблении электроэнергии в 2 раза. На стадии концевой очистки были применены ионнообменные материалы хемосорбционного типа ВИОНы объемом 18 л и весом 2,5 кг. В этом случае суммарное количество воды, очищенной от продуктов фоторазложения вредных веществ, составило 500 м³ до замены или регенерации ВИОНа.

Как видно из вышесказанного, по сравнению с прототипом в заявляемом устройстве достигается более производительная и эффективная очистка воды.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ, содержащее реактор с источником ультрафиолетового облучения, соединенный входом с водозабором посредством трубопровода, и блок питания, отличающееся тем, что оно снабжено фильтром предварительной очистки, теплообменником и нагревателем, последовательно установленными между водозабором и входом реактора и фильтром концевой очистки, соединенным через теплообменник с выходом реактора.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве источника ультрафиолетового облучения использованы короткоимпульсные ксеноновые лампы.

РИСУНКИ

Рисунок 1