RU2023675C1

RU2023675C1 - Drinking water producing apparatus

Info

Publication number: RU2023675C1
Authority: RU
Inventors: Геннадий Марксович Глибицкий; Маркс Михайлович Глибицкий; Виктор Николаевич Кондратюк; Николай Александрович Томилин
Original assignee: Акционерное общество "ИнтерСАБ"
Priority date: 1992-01-13
Filing date: 1992-01-13
Publication date: 1994-11-30

Abstract

FIELD: mechanical engineering; apparatuses used for processing natural and industrial waters. SUBSTANCE: drinking water producing apparatus incorporates consecutively positioned and communicating via pipes reaction tank, pump, filter, contact column with ejector, circulation pipeline, and ozonizer associated with ejector. Apparatus further has ozone return pipe. Ejector is disposed in upper portion of contact column and houses collector provided with system of concentrically positioned two-walled sleeves. Contact column houses system of baffle plates located on its walls and turbine complemented by row of wheels and rotatably mounted on shaft. Concave wheel blades have side helical surfaces, with concave portions facing baffle plates which may be concave and their concavities face turbine wheels. EFFECT: more sophisticated design. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам обработки природных и промышленных вод и предназначено для обеззараживания воды озоном. The invention relates to a device for treating natural and industrial waters and is intended for disinfecting water with ozone.

Известна станция приготовления питьевой воды, содержащая последовательно соединенные трубопроводами реакционную емкость, насос, фильтр, контактную колонну, циркуляционный трубопровод и озонатор, соединенный с эжектором. Циркуляционный трубопровод снабжен запорным устройством и присоединен одним концом к реакционной емкости, а другим - к контактной колонне на расстоянии 2,8-3,2 ее диаметра от дна. Эжектор размещен вертикально в центральной части дна контактной колонны [1]. Known station for the preparation of drinking water, containing in series connected by pipelines reaction vessel, pump, filter, contact column, circulation pipe and ozonizer connected to an ejector. The circulation pipe is equipped with a locking device and is connected at one end to the reaction vessel and the other to the contact column at a distance of 2.8-3.2 of its diameter from the bottom. The ejector is placed vertically in the central part of the bottom of the contact column [1].

Станция приготовления питьевой воды недостаточно эффективна в силу того, что воздух - носитель озона подается со дна контактной колонны и из-за противодействия столба воды, равного высоте колонны, а также пассивного процесса озонирования воды практически только барботажным прохождением пузырьков озона в потоке воды по высоте колонны требует увеличенной мощности насоса и большой высоты колонны, без чего установка не позволяет достичь высокой эффективности перемешивания пузырьков озоно-воздушной смеси с обрабатываемой водой, а значит и высокой степени ее обеззараживания. The drinking water preparation station is not effective enough due to the fact that the ozone carrier air is supplied from the bottom of the contact column and due to the counteraction of the water column equal to the column height, as well as the passive process of water ozonation, practically only by bubbling the passage of ozone bubbles in the water stream along the column height requires increased pump power and a large column height, without which the installation does not allow to achieve high mixing efficiency of the bubbles of the ozone-air mixture with the treated water, and therefore a high degree of disinfection.

Целью изобретения является повышение эффективности и экономичности обработки воды озоном путем обеспечения динамического процесса смешения. The aim of the invention is to increase the efficiency and economy of water treatment with ozone by providing a dynamic mixing process.

Цель достигается тем, что станция приготовления питьевой воды, содержащая последовательно соединенные трубопроводами реакционную емкость, насос, фильтр, контактную колонну с эжектором, циркуляционный трубопровод и озонатор, соединенный с эжектором, снабжена трубопроводом возврата озона, соединенным с реакционной емкостью, эжектор расположен в верхней части колонны и снабжен размещенным внутри него коллектором с системой концентрично расположенных двустенных стаканов, а контактная колонна снабжена установленными внутри нее на стенках системой отражателей и соосно расположенной ей турбиной с установленными на валу с возможностью вращения колесами, лопасти которых выполнены вогнутой формы с боковыми поверхностями в виде спиралей и обращены вогнутостью к отражателям. Кроме того отражатели выполнены вогнутой формы и обращены вогнутостью к колесам турбины. The goal is achieved by the fact that the drinking water preparation station, containing a reaction vessel, a pump, a filter, a contact column with an ejector, a circulation pipe and an ozonizer connected to the ejector, is equipped with an ozone return pipe connected to the reaction vessel, the ejector is located in the upper part columns and equipped with a collector placed inside it with a system of concentrically arranged double-walled glasses, and the contact column is equipped with a wall mounted inside it ax system of reflectors and a turbine coaxially located with mounted on the shaft with the possibility of rotation of the wheels, the blades of which are made concave with side surfaces in the form of spirals and facing concavity to the reflectors. In addition, the reflectors are made concave and turned concave to the turbine wheels.

Расположение и особенности конструкции озонатора, наличие в контактной колонне активных элементов - колес турбины, а также их форма позволяют произвести многоступенчатую обработку воды, постепенно увеличивая на каждом этапе степень перемешивания воды и озона без дополнительных насосов. Объединение в одном устройстве барботирования мелких струй и пузырьков газа сквозь слой жидкости, мелкодисперсного распыления жидкости в газовом потоке и многократного активного перемешивания обеих сред позволяет существенно увеличить интенсивность процесса насыщения воды озоном и объем их контактирования, а значит увеличить скорость и степень обеззараживания воды. The location and design features of the ozonizer, the presence in the contact column of the active elements - turbine wheels, as well as their shape allow for multi-stage water treatment, gradually increasing the degree of mixing of water and ozone at each stage without additional pumps. The combination in a single device of bubbling small jets and gas bubbles through a layer of liquid, finely dispersed spraying of liquid in a gas stream and multiple active mixing of both media can significantly increase the intensity of the process of saturation of water with ozone and the volume of their contact, and therefore increase the speed and degree of water disinfection.

Признак, характеризующий особенности формы отражателей, обеспечивает дополнительное увеличение дисперсности распыления воды и является оптимизационным. The sign characterizing the features of the shape of the reflectors provides an additional increase in the dispersion of water spraying and is optimization.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемой станции; на фиг. 2 - контактная колонна, продольный разрез; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - колесо турбины, вид сверху. In FIG. 1 shows a diagram of a proposed station; in FIG. 2 - contact column, longitudinal section; in FIG. 3 is a section AA in FIG. 2; in FIG. 4 - turbine wheel, top view.

Предлагаемая станция включает реакционную емкость 1 с входным патрубком 2 поступления необработанной воды, соединенную трубопроводом 3 через насос 4 и фильтр 5 с эжектором 6 контактной колонны 7. Эжектор 6 соединен также с озонатором 8. Станция включает также циркуляционный трубопровод 9 и выходной трубопровод 10. The proposed station includes a reaction vessel 1 with an inlet pipe 2 of untreated water, connected by a pipe 3 through a pump 4 and a filter 5 with an ejector 6 of the contact column 7. The ejector 6 is also connected to an ozonizer 8. The station also includes a circulation pipe 9 and an output pipe 10.

Один конец циркуляционного трубопровода соединен с нижней частью колонны 7, а другой его конец соединен с нижней частью колонны 7, а другой его конец соединен с реакционной емкостью 1. Внутри эжектора 6 помещены коллектор 11 и система коаксиально расположенных контактных стаканов 12, а ниже в полости контактной колонны 7 соосно с эжектором 6 свободно с возможностью вращения установлены на валу 13 вогнутые спиральные турбоколеса 14 с лопастями вогнутой формы. К стенкам контактной колонны 7 прикреплены отражатели 15. Выходной конец трубопровода 10 соединен с желобом 16 в нижней части колонны 7. Система козырьков 17 предназначена для защиты патрубка 18 и отвода избыточного озона от попадания в него капель воды. Боковые поверхности лопастей турбоколес 14 выполнены в виде спиралей и обращены вогнутостью к отражателям 15. One end of the circulation pipe is connected to the bottom of the column 7, and the other end is connected to the bottom of the column 7, and the other end is connected to the reaction vessel 1. Inside the ejector 6, a collector 11 and a system of coaxially arranged contact glasses 12 are placed, and lower in the cavity contact columns 7 coaxially with the ejector 6 freely rotatably mounted on the shaft 13 concave spiral turbo-wheels 14 with concave blades. Reflectors 15 are attached to the walls of the contact column 7. The output end of the pipeline 10 is connected to a groove 16 in the lower part of the column 7. The visor system 17 is designed to protect the pipe 18 and to remove excess ozone from water droplets entering it. The lateral surfaces of the blades of the turbowheels 14 are made in the form of spirals and face a concavity to the reflectors 15.

Станция приготовления питьевой воды работает следующим образом. Station drinking water works as follows.

Необработанная вода из патрубка 2 поступает в реакционную емкость 1, где смешивается с озонированной водой и остаточным озоном, подаваемыми по циркуляционному трубопроводу 9 из контактной колонны 7. Перемешивание необработанной и озонированной воды в реакционной емкости 1 осуществляется за счет создания структуры потока идеального смешения путем подбора определенного соотношения производительности насоса и объема емкости. Одновременно емкость обеспечивает необходимое время контакта озона с водой. Таким образом реакционная емкость 1 является одновременно смесителем и реактором предварительной обработки воды. Кроме того в емкость 1 по трубопроводу 9 подаются излишки озоно-воздушной смеси из колонны 7. Далее вода из реакционной емкости 1 забирается через трубопровод 3 насосом 4 и подается в фильтр 5, где очищается от взвешенных веществ и по трубопроводу 3 подается в эжектор 6 контактной колонны 7. Туда же одновременно из озонатора 8 подается озоно-воздушная смесь. В коллектор 11 и систему соединенных с ним контактных стаканов 12 попадает, с одной стороны, под напором вода, с другой - озоно-воздушная смесь, образуя концентрический ряд соприкасающихся по всей своей активной поверхности водных и газовых цилиндров, где выходящая вода вступает в контакт с двух сторон каждого цилиндра и увлекает газ. На этой стадии смешивания озоно-воздушная смесь захватывается водой и попадает внутрь ее толщи. Далее, опускаясь под напором насоса и собственной тяжести вниз по оси контактной колонны 7, обогащенная трубчатая газо-водяная струя попадает в место уменьшения диаметра эжектора 6 и, резко уплотняясь, создает вокруг себя зону разрежения, которая активизирует захват газа в верхней части контактной колонны 6. При этом часть газа захватывается внутрь поверхностного слоя и в сечение движущегося потока воды, насыщая ее под давлением. Далее уплотненная струя попадает в зону расположения турбоколес 14, обтекая которые, она создает радиальные силы вращения. Последние образуются благодаря специально подобранной форме турбоколес 14. При своем движении, стекая с каждого из турбоколеса 14, струя многократно пересекает зону действия отражателей 15. Движение мимо них при большой скорости вращения турбоколес 14 приводит к многократному дроблению и разбрызгиванию струи и к образованию в нижней части контактной колонны 7 мелкодисперсной озоно-водной среды. Untreated water from the nozzle 2 enters the reaction vessel 1, where it is mixed with ozonated water and residual ozone supplied through the circulation pipe 9 from the contact column 7. The untreated and ozonated water is mixed in the reaction vessel 1 by creating a perfect mixing flow structure by selecting a certain the ratio of pump performance and tank capacity. At the same time, the tank provides the necessary contact time of ozone with water. Thus, the reaction vessel 1 is both a mixer and a water pretreatment reactor. In addition, excess ozone-air mixture from column 7 is fed into tank 1 through pipeline 9. Next, water from reaction vessel 1 is drawn through pipeline 3 by pump 4 and fed to filter 5, where it is cleaned of suspended solids and fed through pipeline 3 to contact ejector 6 columns 7. There, at the same time, an ozone-air mixture is supplied from ozonizer 8. On the one hand, water enters the collector 11 and the system of contact cups 12 connected to it, and, on the other hand, an ozone-air mixture, forming a concentric row of water and gas cylinders in contact with the entire active surface, where the outgoing water comes into contact with two sides of each cylinder and carries away the gas. At this stage of mixing, the ozone-air mixture is captured by water and gets into its thickness. Further, falling under the pressure of the pump and its own gravity down the axis of the contact column 7, the enriched tubular gas-water jet enters the place of decreasing the diameter of the ejector 6 and, being sharply compacted, creates a rarefaction zone around itself, which activates gas capture in the upper part of the contact column 6 In this case, part of the gas is trapped inside the surface layer and into the cross section of the moving stream of water, saturating it under pressure. Next, the compacted jet enters the zone of location of the turbo wheels 14, flowing around which, it creates radial forces of rotation. The latter are formed due to the specially selected shape of the turbo-wheels 14. During their movement, flowing down from each of the turbo-wheels 14, the jet repeatedly crosses the zone of action of the reflectors 15. Moving past them at a high speed of rotation of the turbo-wheels 14 leads to multiple crushing and spraying of the jet and to the formation in the lower part contact column 7 finely dispersed ozone-aquatic environment.

Небольшая часть этой смеси по циркуляционному трубопроводу 9 поступает снова на предварительную обработку в реакционную емкость 1, а другая часть, очищенная и обезвреженная, стекает в желоб 16 и отводится потребителям по трубопроводу 10. A small part of this mixture through the circulation pipe 9 is fed back to the pretreatment in the reaction vessel 1, and the other part, cleaned and decontaminated, flows into the chute 16 and is discharged to consumers through the pipe 10.

Предлагаемое устройство увеличивает степень диспергазации воды и озона, объем их контакта, а значит и степень обеззараживания воды. При этом обеспечение активности, динамичности процесса за счет энергии, накопленной внутри устройства, позволяет увеличить не только эффективность, но и экономичность процесса обеззараживания воды. Можно также уменьшить размеры контактной колонны и время реакции по сравнению с известными образцами. The proposed device increases the degree of dispersion of water and ozone, the volume of their contact, and hence the degree of disinfection of water. At the same time, ensuring the activity and dynamism of the process due to the energy accumulated inside the device allows to increase not only the efficiency, but also the efficiency of the water disinfection process. You can also reduce the size of the contact column and the reaction time compared with known samples.

Испытания на макетах показали, что при расходах воды до 5 м³/ч скорость обработки по сравнению с известной барботажной колонной возрастает в 1,5-2 раза при высоте колонны, равной половине барботажной, и давлении воды на входе в эжектор 1,8-2 атм.Tests on mock-ups showed that at water flows up to 5 m ³ / h, the processing speed in comparison with the well-known bubble column increases 1.5-2 times with a column height equal to half the bubble column and a water pressure of 1.8- at the inlet to the ejector 2 atm.

При этом увеличения мощности насоса не требуется. In this case, an increase in pump power is not required.

Claims

1. A DRINKING WATER PREPARATION STATION, comprising a reaction vessel, a pump, a filter, a contact column with an ejector, a circulation pipe and an ozonizer connected to an ejector successively connected by pipelines, characterized in that it is provided with an ozone return pipe connected to the reaction vessel, the ejector is located in the upper part of the column and is equipped with a collector located inside it with a system of concentrically arranged double-walled glasses, and the contact column is equipped with a wall mounted inside it Kah reflector system and coaxially arranged to it a turbine mounted on a shaft rotatable wheels, the blades of which are made concave shape with the side surfaces in the form of spirals and concavity turned towards the reflector.

2. The station according to claim 1, characterized in that the reflectors are made concave and turned concave to the turbine wheels.