Результат интеллектуальной деятельности: МНОГОСЕКЦИОННЫЙ КОНТАКТНЫЙ РЕЗЕРВУАР ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВОДЫ ОЗОНОМ

Изобретение относится к технике обработки воды озоном и может быть использовано, в частности, для обеззараживания питьевой воды в системах водоснабжения городов и населенных пунктов, для дезинфекции оборотной воды бассейнов.

Из уровня техники известна установка для озонирования воды, содержащая систему подготовки воздуха, соединенную с генератором озона, источник электропитания, реакционную емкость в виде контактного резервуара, разделенного на отдельные секции вертикальными поперечными перегородками, поочередно примыкающими ко дну контактного резервуара и перегородками, установленными с зазором относительно дна, обеспечивающими последовательное перетекание воды из секции в секцию от входа в контактный резервуар к выходу из него, при этом в нижней части каждой секции установлены диспергаторы озоно-воздушной смеси, сообщенные с генератором озона, систему деструкции остаточного озона, волновой генератор или устройство для возбуждения ударных волн, размещенные в нижней части секции контактного резервуара, которые могут быть объединены в отдельные модули контейнерного типа (Патент РФ №2169122, C02F 1/78, опубл. 2001).

К недостаткам известной установки относится то, что направление движения воды в секциях происходит не параллельно стенкам, а по диагонали, что обусловлено конструкцией межсекционных перегородок (Фиг.1), тогда как исходное направление движения пузырьков озоно-воздушной смеси снизу вверх.

Вследствие этого в каждой секции контактного резервуара образуются по две угловые застойные зоны с круговой циркуляцией воды и пузырьков озоно-воздушной смеси.

В застойных зонах повышается концентрация растворенного в ней озона, вследствие чего в этих местах выход озона из пузырьков озоно-воздушной смеси замедляется, а концентрация остаточного озона в газовой подушке секции увеличивается.

Кроме того, при направлении потока воды по диагонали снижается площадь поперечного сечения ядра потока и уменьшается время пребывания воды в реакционной зоне секции.

Из уровня техники также известна установка для озонирования воды, содержащая компрессор, к выходу которого подключена система подготовки воздуха, соединенная с входом блока генерации озона, к выходу которого подключены входы формирующих пузырьки озоно-воздушной смеси диспергаторов, размещенных в нижней части контактного бассейна, который разделен на N секций с помощью N-1 поперечных вертикальных перегородок, причем перегородки с четным порядковым номером примыкают ко дну бассейна, поперечные вертикальные перегородки с нечетным порядковым номером имеют высоту больше уровня воды в контактном бассейне, вход для воды размещен в верхней части первой секции, а выход для воды - в последней секции, отличающаяся тем, что поперечные вертикальные перегородки с четным порядковым номером имеют высоту больше уровня воды в контактном бассейне, перегородки с нечетным порядковым номером примыкают ко дну бассейна, в верхней части секций с номерами n>1 расположены дополнительные входы для воды, выход для воды связан с дополнительными выходами для воды, размещенными в нижней части секций с номерами n=1…, N-1 (Патент РФ №2214369, C02F 1/78, опубл. 2003).

Эта установка имеет тот же недостаток, что и установка по патенту РФ №2169122. Вода в секциях движется также по диагонали, только направление движения воды в секциях изменены на противоположные в сравнении с установкой по упомянутому патенту (см. Фиг.2).

Наиболее близким аналогом изобретения, взятым за прототип, является установка для озонирования воды, включающая систему предварительной подготовки воздуха, источник электропитания, генератор озона, сообщенный с диспергаторами озоно-воздушной смеси, установленными в придонной части секции контактного резервуара, систему подачи воды, сообщенной с источником обрабатываемой воды, отводной трубопровод для очищенной воды и систему для последовательного перетекания обрабатываемой воды из секции в секцию, содержащую межсекционные перегородки поочередно примыкающие ко дну контактного резервуара и перегородки, установленные с зазорами относительно дна (Патент РФ №2207985, C02F 1/78, опубл. 2007).

К недостаткам данной установки относится то, что поток воды в секциях контактного резервуара движется по диагонали, а исходный поток озоно-воздушной смеси имеет вертикальное направление снизу вверх, в результате чего возникают угловые застойные зоны с местной круговой циркуляцией воды с растворенным в ней озоном. По этой причине расчетное время пребывания в зоне обработки озоном для диагонального потока воды сокращается, а для циркулирующей части воды - увеличивается, что снижает степень очистки воды в целом.

Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение однонаправленного движения потока воды во всех секциях контактного резервуара сверху вниз (противоток воды и озоно-воздушной смеси), при последовательном перетекании воды из секции в секцию, и равномерного распределения воды по поперечному сечению каждой секции при движении воды от горизонта воды до диспергаторов.

Решение указанной задачи достигается тем, что в многосекционном контактном резервуаре для обработки воды озоном, включающем, по меньшей мере, три сообщающиеся между собой герметичные реакционные емкости, выполненные предпочтительно из бетона каждая в виде параллелепипеда, расположенные между напорным отсеком, соединенным с источником обрабатываемой воды, и сливным отсеком, имеющим отвод для подачи воды потребителю, а также оборудованный системой подачи озоно-воздушной смеси в каждую реакционную секцию и ее диспергирования в воду, системой отведения и деструкции остаточного озона в озоно-воздушной смеси дополнительно устанавливаются перепускные межсекционные отсеки - 6, 7 (см. Фиг.3 для трехсекционного контактного резервуара) и устройства равномерного распределения воды в виде перфорированных заглушенных с одного торца труб, расположенных в верхнем и нижнем поперечном сечениях секций контактного резервуара. В качестве альтернативного решения для нижнего поперечного сечения распределительное устройство может быть выполнено в виде горизонтальной перфорированной перегородки (см. Фигуру 4).

Открытые торцы перфорированных труб - 8, 9, 10, установленных под уровень горизонта воды в секциях, сообщены последовательно с напорным отсеком - 4 контактного резервуара и перепускными межсекционными отсеками 6, 7, а открытые торцы перфорированных труб 11, 12, 13, установленных ниже диспергаторов - 16, 17, 18 у дна секций, последовательно сообщены с перепускными межсекционными отсеками - 6, 7 и сливным отсеком - 5.

Межсекционный перепускной отсек выполнен из двух параллельных стенок высотой выше уровня воды в секции, отстоящих друг от друга на расстоянии 0,8…1,4 м.

Диаметры отверстий перфорации в трубах для прохода воды составляют 20…25 мм, а суммарная площадь перфорированных отверстий в каждой группе труб, установленных под уровень горизонта воды и у дна секции, составляет 0,01…0,02 площади поперечного сечения секции резервуара.

В каждой группе труб на каждом уровне контактного резервуара оси перфорированных труб установлены параллельно друг другу и размещены с шагом равным от 17 до 25% глубины погружения диспергаторов в секции.

Вместо придонных перфорированных труб в каждой секции ниже диспергаторов озоно-воздушной смеси могут быть установлены горизонтальные перфорированные перегородки по выполняемой функции аналогичные перфорированным трубам с диаметром отверстий 20…25 мм, причем суммарная площадь отверстий в перегородках составляет 0,01…0,02 площади поперечного сечения секции, а в стенках напорного отсека и перепускных межсекционных отсеков выполнены сквозные каналы, расположенные ниже горизонтальных перфорированных перегородок. Горизонтальные перфорированные перегородки идентичны по выполняемой функции перфорированным трубам и являются их альтернативой.

Многосекционный контактный резервуар поясняется чертежами. На Фиг.1 изображена схема смены направления потока воды на противоположное при ее перетекании из секции в секцию и схема течения воды в каждой секции в трехсекционном контактном резервуаре, принятом за прототип. Стрелками показаны направления движения воды.

На Фиг.2 изображена схема смены направления потока воды на противоположное при ее перетекании из секции в секцию и схема течения воды в каждой секции в трехсекционном контактном резервуаре с дополнительным вводом воды.

На Фиг.3, изображена конструктивная схема трехсекционного контактного резервуара, где цифрами обозначены: 1, 2, 3 - секции контактного резервуара, 4 - напорный отсек, 5 - сливной отсек, 6, 7 - перепускные межсекционные отсеки, 8, 9, 10 - перфорированные трубы верхнего уровня, 11, 12, 13 - перфорированные придонные трубы, 14 - входное отверстие для подачи воды, 15 - выходное отверстие для слива воды, 16, 17, 18 - диспергаторы озоно-воздушной смеси. Полыми стрелками показаны направления движения потока озоно-воздушной смеси, а простыми стрелками направления движения воды.

На Фиг.4, изображена конструктивная схема предлагаемого трехсекционного контактного резервуара, в котором вместо придонных перфорированных труб установлены горизонтальные перфорированные перегородки 19, 20, 21, являющиеся идентичными по выполняемой функции, подача воды из секций в перепускные отсеки осуществляется через сквозные каналы - 22, 23, 24, расположенные ниже перфорированных перегородок.

Заявленный многосекционный контактный резервуар работает следующим образом: под давлением в напорном отсеке - 4 вода подается в первую секцию через перфорированные трубы - 8, установленные под уровень воды в этой секции. При выходе струй воды из внутренней полости труб в водный массив секции через отверстия перфорации диаметром 20…25 мм из-за резкого расширения струи происходит резкое снижение скорости от 600…700 мм/с и на удалении 300…400 мм от выхода скорость воды по всему поперечному сечению секции составляет 5…8 мм/с, что подтверждается экспериментами.

Поток воды остается равномерно распределенным на уровне диспергаторов и ниже и начинает локально ускоряться непосредственно перед входом в отверстия 20…25 мм перфорации труб, установленных у дна секции.

Далее поток воды поступает в первый перепускной межсекционный отсек - 6 и снова через открытые торцы перфорированных труб второй секции - 9, установленных под уровень воды, направляется сверху равномерно по поперечному сечению вниз второй секции. Для последующих секций картина течения воды и озоно-воздушной смеси остается аналогичной рассмотренной. Из открытых торцев перфорированных придонных труб последней секции - 13 вода поступает в сливной отсек - 5 и далее направляется потребителю.

Данная конструкция многосекционного контактного резервуара в полном объеме решает поставленную задачу и обеспечивает равномерное распределение потока воды по поперечному сечению секции на всей высоте слоя обрабатываемой воды и обеспечивает в каждой секции противоток воды и озоно-воздушной смеси.