2214369 - Установка для озонирования воды

Установка для озонирования воды

Реферат

Установка для озонирования воды содержит компрессор (1), систему подготовки воздуха (2), блок генерации озона (3) и диспергаторы (4), размещенные в нижней части контактного бассейна (5). Поперечные вертикальные перегородки, разделяющие контактный бассейн (5) на секции (6), имеют высоту больше уровня воды и выполнены примыкающими к дну (9) бассейна. Секции (6) снабжены входами (12) и выходами (13) для воды. Нижняя грань продольной перегородки расположена ниже уровня воды и приподнята над дном (9) бассейна. Верхняя грань продольной перегородки расположена выше уровня воды. Сливной желоб установлен между первой стенкой контактного бассейна (5) и продольной перегородкой. Дно сливного желоба имеет отверстия и расположено ниже уровня воды в контактном бассейне (5). Заливной желоб расположен вдоль верхней кромки второй стенки. Техническим результатом является повышение надежности установки, снижение ее энергоемкости, стоимости, габаритов. 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

Предложенная установка относится к технике обработки воды окислением с помощью озонирования. Она может быть использована, в частности, для обеззараживания, осветления и дезодорирования питьевой воды в системах водоснабжения городов и других населенных пунктов, для дезинфекции оборотной воды бассейнов и для очистки сточных вод промышленных предприятий.

Известен аналог предложенного - установка, реализующая способ получения воды с высокой концентрацией озона [1] (ЕР 0430904 А 21, С 02 F 1/78, 05.06.91), в которой озонсодержащий газ контактирует с распыляемой в виде мелких капель исходной водой. Установка содержит камеру, в верхней части которой расположены сопла для распыления исходной воды и патрубки для подвода озонсодержащего газа, а в нижней части, в которой накапливается обработанная вода, расположен патрубок для ее слива.

Недостаток известного аналога [1] состоит в его повышенной энергоемкости из-за необходимости мелкого диспергирования больших масс обрабатываемой жидкости. Кроме того, снижение эффективности озонирования обусловлено нарушением принципа противотока, общепризнанного оптимальным для процессов массообмена.

Также известно устройство для озонирования воды [2] (RU 2114790 С1, С 02 F 1/78, 10.07.1998), содержащее систему подготовки воздуха, соединенную с генератором озона, снабженным источником электропитания, реакционную емкость, в нижней части которой расположены диспергаторы, сообщенные с генератором озона, а также систему обработки избыточного озона.

Недостаток аналога [2] состоит в его повышенной энергоемкости, обусловленной, во-первых, необходимостью производства повышенного количества озона вследствие неоптимального его использования в процессе обработки воды и, во-вторых, последующим расходом энергии на разложение избыточного озона.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является высокочастотная озонаторная установка [3] (RU N 2026809, Int.Cl. C 01 В 13/11, 04.03.92 г.), принятая в качестве прототипа и 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 секции с помощью поперечных вертикальных перегородок, снабженная входом и выходом для воды, что совпадает с существенными признаками предлагаемой установки.

В указанном прототипе, кроме того, поперечные вертикальные перегородки с нечетным порядковым номером отстоят от дна бассейна, а перегородки с четным порядковым номером имеют высоту ниже уровня воды в контактном бассейне, при этом блок разложения озона своим входом подключен к верхней части контактного бассейна (КБ), а выходом соединен с входом компрессора.

Работа установки-прототипа основана на том, что вода, подлежащая озонированию, перетекает последовательно из секции в секцию, причем перелив воды из первой секции во вторую происходит через проем между нижним краем первой перегородки и дном контактного бассейна. Вода из второй секции в третью переливается поверх второй перегородки, а из третьей секции вода через проем под третьей перегородкой переливается в четвертую секцию, которая не озонируется, а служит для выхода воды. Сформированный таким образом поток воды подвергается озонированию путем барботирования озоно-воздушной смеси через водный массив контактного бассейна. При этом воздух, нагнетаемый компрессором, поступает в систему подготовки воздуха, где происходит, например, осушение и/или охлаждение воздуха перед подачей его в блок генерации озона, где формируется озоно-воздушная смесь. Далее озонсодержащий газ подается на размещенные у дна первой, второй и третьей секций диспергаторы, которые барботируют этот газ сквозь толщу водного массива контактного бассейна. Затем отработанная озоно-воздушная смесь из верхней части контактного бассейна поступает на узел разложения озона и далее - на вход компрессора. Последний осуществляет рециркуляцию отработанного газа, направляя его вновь на устройство подготовки воздуха, далее на озонатор и диспергаторы.

Следует отметить, что принцип работы трехсекционной линии с последовательным включением секций не является оптимальным с точки зрения возможности насыщения воды озоном до заданных параметров и снижения выброса озона в атмосферу до приемлемых концентраций, поскольку эффективность растворения озона в секциях неодинакова. При этом режим работы первой секции является более эффективным по сравнению с двумя остальными секциями. Это подтверждается приведенной на фиг.2 теоретической зависимостью относительных концентраций озона от расстояния до диспергатора в пузыре озоно-воздушной смеси и воде для первой секции. Из этого графика следует, что концентрация озона в пузыре озоно-воздушной смеси у поверхности воды близка к нулю. Это связано с пониженной концентрацией озона в поверхностном слое воды в первой секции, поскольку этот слой постоянно пополняется свежей (не озонированной) водой. Этим обеспечивается, согласно закону Генри, повышенная скорость перехода озона из пузырька газа в водную среду вблизи поверхности. Понятно, что проскок озона зависит от концентрации озона в пузырьке газа именно вблизи поверхности жидкости, т.к. именно покидая поверхность жидкости, пузырек пополняет атмосферу газа над контактным бассейном.

Работа второй и третьей секций характеризуется тем, что поверхностный слой воды в этих секциях уже насыщен в определенной степени озоном. Поэтому, как известно на основе закона Генри, содержание озона в пузырьке газа устанавливается на уровне, соответствующем динамическому равновесию между содержанием озона в газе и воде. При достижении таких значений концентрации озона в пузырьке озоно-воздушной смеси в поверхностном слое воды этот пузырек более не способен передавать содержащийся внутри него озон в водный массив, а выносит его на поверхность - в атмосферу газа над контактным бассейном. Указанное явление поясняется теоретическим графиком фиг.3, где приведена теоретическая зависимость относительных концентраций озона от расстояния до диспергатора в пузыре озоно-воздушной смеси и воде для второй и третьей секций. Этим объясняется недопустимо высокий проскок озона в известной установке, что является причиной неэффективного использования озона при озонировании водного массива в известной установке. Указанный недостаток приводит к повышенному расходу энергии при использовании известной установки. Действительно, необходимость производства избыточного количества озона из-за его неэффективного использования в водном массиве сопряжена с дополнительными затратами энергии. Кроме того, существенными являются и затраты на процесс разложения озона. Дополнительные затраты энергии предполагаются из-за рециркуляции газа, прошедшего сквозь толщу водяного массива. Этот газ насыщен парами воды и его сушка требует также дополнительных энергозатрат. Кроме того, при рециркуляции газа остаточное содержание озона в отработанном газе воздействует на контактирующее с ним оборудование, например компрессор. Это снижает ресурс используемого в известной установке оборудования, снижает надежность установки, повышает ее стоимость, а также стоимость ее эксплуатации, наряду с повышенными энергозатратами, отмеченными ранее.

Кроме того, известно, что процесс растворения озона в водном массиве ускоряется при повышении степени измельчения пузырей, причем чем мельче пузырь, тем медленнее он всплывает. Однако, очевидно, что скорость всплытия пузырей не должна быть меньше, чем скорость потока воды в контактном бассейне. В противном случае пузыри будут увлекаться потоком воды, нарушая режим барботирования. Таким образом, для повышения скорости растворения озона в известной установке целесообразно снизить скорость водного потока, что может быть сделано, например, за счет увеличения его сечения, т.е. за счет повышения глубины или ширины бассейна. Это приводит к росту габаритов установки, что не всегда приемлемо.

Итак, недостаток прототипа [3] состоит в ухудшении следующих характеристик: - энергоемкости, - надежности, - стоимости, - габаритов.

Соответственно, требуемый технический результат состоит в повышении надежности установки, а также снижении ее энергоемкости, стоимости и габаритов.

Список фигур чертежей.

Фиг.1. Схема предлагаемой установки по п.1 формулы.

Фиг.2. Теоретическая зависимость относительных концентраций озона от расстояния до диспергатора в пузыре озоно-воздушной смеси и воде для первой секции прототипа.

Фиг.3. Теоретическая зависимость относительных концентраций озона от расстояния до диспергатора в пузыре озоно-воздушной смеси и воде для второй и третьей секций прототипа.

Фиг.4. Теоретическая зависимость относительных концентраций озона от расстояния до диспергатора в пузыре озоно-воздушной смеси и воде для каждой из секций предлагаемой установки.

Фиг.5. Схема контактного бассейна предлагаемой установки по п.1 формулы: А) вид сверху; Б) вид сбоку.

Фиг. 6. Схема секции контактного бассейна предлагаемой установки по п.2 формулы (вид спереди).

Фиг. 7. Схема контактного бассейна предлагаемой установки по п.4 формулы (вид сверху).

Фиг. 8. Схема контактного бассейна предлагаемой установки по п.5 формулы (вид спереди).

Фиг. 9. Схема контактного бассейна предлагаемой установки по п.6 формулы (вид сверху) (соответствует варианту с горизонтальными желобами 14 и 15).

На фиг.1-9 использованы следующие условные обозначения составных элементов: 1 - компрессор, 2 - система подготовки воздуха, 3 - блок генерации озона, 4 - диспергаторы, 5 - контактный бассейн, 6 - секция контактного бассейна (КБ), 7 - первая стенка КБ, 8 - вторая стенка КБ, 9 - дно КБ, 10 - поперечная вертикальная перегородка КБ, 11 - продольная вертикальная перегородка КБ, 12 - входы для воды, 13 - выходы для воды, 14 - сливной желоб, 15 - заливной желоб.

На фиг.1 представлена схема предлагаемой установки по п.1 формулы.

На фиг. 2 представлена теоретическая зависимость относительных концентраций озона от расстояния до диспергатора в пузыре озоно-воздушной смеси и воде для первой секции, где показано, что с удалением от диспергаторов, установленных на дне, концентрация озона в пузыре озоно-воздушной смеси монотонно падает, стремясь к нулевому значению у поверхности воды контактного бассейна.

На фиг. 3 представлена теоретическая зависимость относительных концентраций озона от расстояния до диспергатора в пузыре озоно-воздушной смеси и воде для второй и третьей секций, где показано, что с удалением от диспергаторов, установленных на дне, концентрация озона в пузыре озоно-воздушной смеси монотонно падает, стремясь к значению 50% у поверхности воды контактного бассейна.

На фиг. 4 представлена теоретическая зависимость относительных концентраций озона от расстояния до диспергатора в пузыре озоно-воздушной смеси и воде для секций предлагаемой установки, где показано, что с удалением от диспергаторов, установленных на дне, концентрация озона в пузыре озоно-воздушной смеси монотонно падает, стремясь к нулевому значению у поверхности воды контактного бассейна (КБ).

На фиг.5а,б представлена схема КБ предлагаемой установки по п.1 формулы, где показано, что в каждой из секций установлена продольная перегородка 11 вблизи первой стенки 7 контактного бассейна 5, расположенной на плане фиг.5а снизу, с нижней гранью, расположенной ниже уровня воды в бассейне и приподнятой над дном бассейна 9, с верхней гранью, расположенной выше уровня воды в бассейне, кроме того, введены первый - сливной желоб 14 и второй - заливной желоб 15 с отверстиями в дне, причем сливной желоб 14 расположен вверху промежутка между первой стенкой 7 контактного бассейна 5 и продольной перегородкой 11 данной секции 6 и его дно расположено ниже уровня воды в контактном бассейне 5, а заливной желоб 15 расположен вдоль верхней кромки второй стенки 8 контактного бассейна 5, изображенной на плане фиг.5а сверху.

На фиг. 6 представлена схема секции контактного бассейна предлагаемой установки по п.2 формулы, где показано, что зазор между дном 9 контактного бассейна 5 и нижней гранью продольной перегородки 11, установленной в каждой секции 6, имеет вид клина.

На фиг.7 представлена схема контактного бассейна предлагаемой установки по п. 4 формулы (вид сверху), где показано, что отверстия в дне заливного желоба 15, установленного горизонтально, выполнены с увеличением диаметра по направлению тока воды, а отверстия в дне сливного желоба 14, установленного горизонтально, выполнены с уменьшением диаметра по тому же направлению.

На фиг.8 представлена схема контактного бассейна предлагаемой установки по п. 5 формулы (вид спереди), где показано, что дно заливного 15 и дно сливного 14 желобов имеют отверстия одинаковых размеров, причем желоба установлены с уклоном в направлении тока воды.

На фиг.9 представлена схема контактного бассейна предлагаемой установки по п. 6 формулы (вид сверху) (соответствует варианту с горизонтальными желобами 14 и 15), где показано, что отверстия в сливном 14 и заливном 15 желобах выполнены в виде продольных щелей, изготовленных по всей длине указанных желобов, причем изменение ширины каждой из щелей с изменением расстояния от конца желоба выбирается в зависимости от наклона соответствующего желоба.

Недостатки прототипа устраняются в предлагаемой установке, которая существенно улучшена за счет организации работы всех секций в режиме, аналогичном режиму работы первой секции, что можно обеспечить, например, параллельным включением всех секций и соблюдением режима противотока воды и мелкодисперсной озоно-воздушной смеси.

Предлагаемая установка представлена на схеме фиг.1 и содержит компрессор 1, к выходу которого подключена система подготовки воздуха 2, соединенная с входом блока генерации озона 3, к выходу которого подключены входы формирующих пузырьки озоно-воздушной смеси диспергаторов 4, размещенных в нижней части контактного бассейна 5, который разделен на секции 6 с помощью поперечных вертикальных перегородок 10, снабженная входом 12 и выходом 13 для воды, что совпадает с существенными признаками прототипа.

Кроме того, все поперечные вертикальные перегородки 10 имеют высоту больше уровня воды в контактном бассейне 5 и примыкают к дну 9 бассейна, в верхней части каждой секции 6 расположены вход 12 для воды, а в нижней части каждой секции расположен выход 13 для воды, при этом в каждой из секций 6 установлена продольная перегородка 11 вблизи первой стенки 7 контактного бассейна 5 с нижней гранью, расположенной ниже уровня воды в бассейне 5 и приподнятой над дном 9 бассейна, с верхней гранью расположенной выше уровня воды в бассейне 5, кроме того, введены первый - сливной 14 и второй - заливной 15 желоба с отверстиями в дне, причем сливной желоб 14 расположен вверху промежутка между первой стенкой 7 контактного бассейна 5 и продольной перегородкой 11 данной секции и его дно расположено ниже уровня воды в контактном бассейне 5, а заливной желоб 15 расположен вдоль верхней кромки второй стенки 8 контактного бассейна 5.

Кроме того, зазор между дном 9 контактного бассейна 5 и нижней гранью продольной перегородки 11, установленной в каждой секции 6, имеет вид клина.

Кроме того, диспергаторы 4, размещенные в нижней части контактного бассейна 5, формируют пузырьки озоно-воздушной смеси диаметром от 0.1 до 1.0 мм.

Кроме того, отверстия в дне заливного желоба 15, установленного горизонтально, выполнены с увеличением диаметра по направлению тока воды, а отверстия в дне сливного желоба 14, установленного горизонтально, выполнены с уменьшением диаметра по тому же направлению.

Кроме того, дно заливного 15 и дно сливного 14 желобов имеют отверстия одинаковых размеров и установлены с уклоном в направлении тока воды.

Итак, рассмотрим работу предлагаемой установки, выполненной по схеме фиг.1.

Работа предлагаемой установки основана на том, что вода, подлежащая озонированию, поступает параллельными потоками в верхнюю часть каждой секции 6, причем слив воды из каждой секции в выходную магистраль происходит через выводной рукав, расположенный у дна 9 данной секции контактного бассейна 5. Магистраль, объединяющая выходные потоки всех секций, служит для выхода воды из контактного бассейна 5. Сформированный таким образом параллельный поток воды подвергается озонированию путем барботирования озоно-воздушной смеси через водный массив контактного бассейна 5. При этом воздух, нагнетаемый компрессором 1, поступает в систему подготовки воздуха 2, где происходит, например, осушение и/или охлаждение воздуха перед подачей его в блок генерации озона 3, где формируется озоно-воздушная смесь. Далее озонсодержащий газ подается на размещенные у дна первой, второй и третьей секций диспергаторы 4, которые барботируют этот газ сквозь толщу водного массива контактного бассейна 5.

Следует отметить, что принцип работы, например, трехсекционной линии с параллельным включением секций является оптимальным с точки зрения возможности насыщения воды озоном до заданных параметров и снижения выброса озона в атмосферу до приемлемых концентраций, поскольку эффективность растворения озона в секциях одинакова и максимальна. Это, как показывает анализ, связано с тем, что режим работы первой секции, во-первых, основан на методе противотока реагирующих компонентов - воды и озоно-воздушной смеси, а во-вторых, и это самое главное - с пониженной концентрацией озона в поверхностном слое воды в первой секции. Последнее обстоятельство обеспечивает, согласно закону Генри, повышенную скорость перехода озона из пузырька газа в водную среду вблизи поверхности.

Результаты сравнительного анализа иллюстрируются с помощью графиков.

Фиг. 2. Теоретическая зависимость относительных концентраций озона от расстояния до диспергатора в пузыре озоно-воздушной смеси и воде для первой секции прототипа.

Фиг. 3. Теоретическая зависимость относительных концентраций озона от расстояния до диспергатора в пузыре озоно-воздушной смеси и воде для второй и третьей секций прототипа.

Фиг. 4. Теоретическая зависимость относительных концентраций озона от расстояния до диспергатора в пузыре озоно-воздушной смеси и воде для каждой из секций предлагаемой установки.

Понятно, что принцип работы трехсекционного контактного бассейна, выбранного в качестве конкретного примера, в полной мере применим к общему случаю N-секционного бассейна предлагаемой установки для озонирования воды.

Работа каждой из секций в предлагаемой установке характеризуется тем, с учетом реализуемого метода противотока, что поверхностный слой воды в этих секциях не насыщен озоном. Поэтому, согласно закону Генри, содержание озона в пузырьке газа устанавливается на уровне, соответствующем динамическому равновесию между содержанием озона в газе и воде. Поскольку насыщенность озоном поверхностного слоя близка к нулю, то к ничтожно малому уровню стремится и концентрация озона в пузырьке газа. Этим объясняется допустимо низкий проскок озона в предлагаемой установке. Это является причиной максимально эффективного использования озона при озонировании водного массива в предлагаемой установке.

При этом в каждой из секций 6 выход 13 для воды целесообразно размещать в нижней части секции, где находится вода, в достаточной степени озонированная.

Кроме того, чтобы организовать поток с наименьшей затратой энергетики, в каждой из секций 6 установлена продольная перегородка 11 вблизи первой стенки 7 контактного бассейна 5. Через зазор между дном 6 КБ 5 и нижней гранью этой перегородки вода вытекает из секции, поднимаясь выше дна желоба 14, расположенного ниже уровня воды в бассейне. В этот же желоб 14 сливается вода из всех секций 6. Следует отметить, что пространство указанного желоба 14 у каждой из секций 6 может быть образовано между соответствующей продольной перегородкой 11 и первой стенкой 7, сообщаясь с пространством желоба у соседней секции 6 через отверстия в разделяющей рассматриваемые секции поперечной перегородке 10 вблизи первой стенки 7.

Следует отметить, что второй - заливной желоб 15, также имеет отверстия в дне и расположен вдоль верхней кромки второй стенки 8 контактного бассейна 5. С помощью этого заливного желоба 15 общий поток поступающей воды распределяется по отдельным секциям. Равномерность этого распределения предпочтительна с точки зрения однородности, а следовательно, оптимальности процесса озонирования воды в данной установке. Такая равномерность обеспечивается либо за счет увеличения размера отверстий, способного компенсировать потерю напора из-за влияния трения, либо изменением наклона желоба 15. Причем в этом случае потеря напора компенсируется компонентой гравитационной силы, направленной вдоль желоба 15 по направлению движения воды.

Следует также пояснить, что зазор под нижней гранью продольной перегородки 11, имеющий вид клина, способствует возникновению циркуляции жидкости в придонной области, устраняющей застойные явления в угловых зонах КБ 5.

Кроме того, как показал проведенный анализ, пузырьки озоно-воздушной смеси целесообразно формировать диаметром от 0.1 до 1.0 мм. Это поясняется тем, что более мелкие пузыри способны уноситься с потоком воды, с учетом реальных значений параметров станций водоочистки. Более крупные пузыри всплывают слишком быстро и не успевают отдавать необходимое количество озона в водный массив КБ 5.

Отверстия в сливном 14 и заливном 15 желобах могут быть выполнены, например, в виде продольных щелей, изготовленных по всей длине указанных желобов, причем изменение ширины каждой из щелей с изменением расстояния от конца желоба выбирается в зависимости от наклона соответствующего желоба. Понятно, что наклон желоба и угол расширения щели должны компенсировать потерю напора из-за сил трения.

Итак, предложена установка для озонирования воды, содержащая компрессор 1, к выходу которого подключена система подготовки воздуха 2, соединенная с входом блока генерации озона 3, к выходу которого подключены входы формирующих пузырьки озоно-воздушной смеси диспергаторов 4, размещенных в нижней части контактного бассейна 5, который разделен на секции 6 с помощью поперечных вертикальных перегородок 7, снабженная входом 12 и выходом 13 для воды, отличающаяся тем, что все поперечные вертикальные перегородки 10 имеют высоту больше уровня воды в контактном бассейне 5 и примыкают к дну 9 бассейна, в верхней части каждой секции 6 расположен вход 12 для воды, а в нижней части каждой секции расположен выход 13 для воды, при этом в каждой из секций установлена продольная перегородка 11 вблизи первой стенки 7 контактного бассейна с нижней гранью, расположенной ниже уровня воды в бассейне 5 и приподнятой над дном бассейна 5, с верхней гранью, расположенной выше уровня воды в бассейне 5, кроме того, введены первый - сливной 14 и второй - заливной 15 желоба с отверстиями в дне, причем сливной желоб 14 расположен вверху промежутка между первой стенкой контактного бассейна 5 и продольной перегородкой 11 данной секции 6 и его дно расположено ниже уровня воды в контактном бассейне 5, а заливной желоб 15 расположен вдоль верхней кромки второй стенки 8 контактного бассейна 5.

Кроме того, зазор между дном контактного бассейна 5 и нижней гранью продольной перегородки 11, установленной в каждой секции 6, имеет вид клина.

Кроме того, дно заливного 15 и дно сливного 14 желобов имеют отверстия одинаковых размеров и установлены со скатом в направлении тока воды.

Кроме того, отверстия в сливном 14 и заливном 15 желобах выполнены в виде продольных щелей, изготовленных по всей длине указанных желобов, причем изменение ширины каждой из щелей с изменением расстояния от конца желоба выбирается в зависимости от наклона соответствующего желоба. При этом увеличение ширины щели заливного желоба, установленного с уклоном по направлению тока воды в нем, тем больше, чем меньше угол уклона заливного желоба, а уменьшение ширины щели сливного желоба, установленного с уклоном по направлению тока воды в нем, тем больше, чем меньше угол уклона сливного желоба.

Далее покажем, что именно благодаря существенным отличиям вариантов предлагаемого устройства обеспечивается требуемый технический результат.

То, что: - все поперечные вертикальные перегородки 10 имеют высоту больше уровня воды в контактном бассейне 5 и примыкают к дну 9 бассейна, - в верхней части каждой секции 6 расположен вход 12 для воды, а в нижней части каждой секции расположен выход 13 для воды, - в каждой из секций 6 установлена продольная перегородка 11 вблизи первой стенки 7 контактного бассейна 5 с нижней гранью, расположенной ниже уровня воды в бассейне 5 и приподнятой над дном бассейна 5, с верхней гранью, расположенной выше уровня воды в бассейне 5, - введены первый - сливной 14 и второй - заливной 15 желоба с отверстиями в дне, причем сливной желоб 14 расположен вверху промежутка между первой стенкой 7 контактного бассейна 5 и продольной перегородкой 11 данной секции и его дно расположено ниже уровня воды в контактном бассейне 5, а заливной желоб 15 расположен вдоль верхней кромки второй стенки 8 контактного бассейна 5, позволяет обеспечить максимально эффективный режим работы каждой из секций 6. При этом в предлагаемой установке обеспечивается повышенная эффективность процессов массообмена (растворения озона в воде), поскольку организован режим противотока газообразной и жидкой фаз, взаимодействующих между собой. Таким образом, естественно, уменьшается необходимое количество производимого озона и, соответственно, исключаются затраты энергии на производство его избыточного количества.

Кроме того, как уже отмечалось выше, из-за постоянного пополнения поверхностного слоя вновь поступающей (неозонированной) водой концентрация озона в пузырьке озоно-воздушной смеси остается на достаточно низком уровне, исключающем необходимость дополнительных затрат энергии на разложение озона. Это положительно сказывается и на экологических характеристиках оборудования.

Кроме того, за счет исключения контура рециркуляции отработанной озоно-воздушной смеси исключается контакт компрессора 1 и блока подготовки воздуха 2 с агрессивной озонсодержащей газовой средой, что снижает стоимость оборудования и повышает его надежность и экологичность.

Кроме того, разделение одного потока воды на три параллельных снижает скорость течения воды в секциях. Это приводит к уменьшению минимального размера пузырьков, не увлекаемых водяным потоком, что повышает эффективность растворения озона в воде, соответственно, допускает уменьшение глубины или ширины контактного бассейна, т.е. снижение его габаритов, стоимости, а также повышение надежности конструкции.

То, что в каждой из секций 6 выход 13 для воды размещен в нижней части секции 6, позволяет повысить равномерность процесса озонирования, а следовательно - увеличить его эффективность, повысить экологичность (за счет снижения проскока озона до норм ПДК), снизить затраты энергии, уменьшить стоимость процесса озонирования воды в предлагаемой установке.

То, что зазор между дном контактного бассейна 5 и нижней гранью продольной перегородки 11, установленной в каждой секции 6, имеет вид клина, способствует возникновению циркуляции жидкости в придонной области, устраняющей застойные явления в угловых зонах КБ 5. Как и ранее, повышение равномерности технологического процесса, это повышает эффективность предлагаемой установки.

То, что диспергаторы 4, размещенные в нижней части контактного бассейна 5, формируют пузырьки озоно-воздушной смеси диаметром от 0.1 до 1.0 мм, как уже отмечалось, обеспечивает эффективное протекание технологического процесса и, соответственно, обеспечивает достижение требуемого технического результата.

То, что отверстия в дне заливного желоба 15, установленного горизонтально, выполнены увеличивающегося диаметра по направлению тока воды, а отверстия в дне сливного желоба 14, установленного горизонтально, выполнены уменьшающегося диаметра по тому же направлению, также обеспечивает эффективное протекание технологического процесса, поскольку способствует повышению равномерности распределения воды, выравниванию мгновенных скоростей жидкости в объеме КБ 5 за счет компенсации потери напора из-за сил трения.

То, что дно заливного 15 и дно сливного 4 желобов имеют отверстия одинаковых размеров и установлены со скатом в направлении тока воды, обеспечивает достижение требуемого технического результата с учетом причин, аналогичных указанным выше.

То, что отверстия в сливном 14 и заливном 15 желобах выполнены в виде продольных щелей, изготовленных по всей длине указанных желобов, причем изменение ширины каждой из щелей с изменением расстояния от конца желоба выбирается в зависимости от наклона соответствующего желоба, позволяет повысить технологичность изготовления желобов, снизить их стоимость.

При этом не исключена возможность такого распределения положительных качеств предлагаемого устройства, при котором будут одновременно улучшены несколько параметров, например стоимость и надежность.

Таким образом, в предлагаемой установке обеспечивается требуемый технический результат - повышается экологичность и надежность, а также снижаются ее энергоемкость, стоимость и габариты.

Таким образом, показано, что требуемый технический результат, действительно, достигается за счет существенных отличий предлагаемого устройства.

Проведенные эксперименты показали реализуемость обоих вариантов предлагаемого устройства.

Формула изобретения

1. 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 озоновоздушной смеси диспергаторов, размещенных в нижней части контактного бассейна, который разделен на секции с помощью поперечных вертикальных перегородок, снабженная входом и выходом для воды, отличающаяся тем, что все поперечные вертикальные перегородки имеют высоту больше уровня воды в контактном бассейне и примыкают к дну бассейна, в верхней части каждой секции расположены входы для воды, а в нижней части каждой секции расположены выходы для воды, при этом в каждой из секций установлена продольная перегородка вблизи первой стенки контактного бассейна с нижней гранью, расположенной ниже уровня воды в бассейне и приподнятой над дном бассейна, с верхней гранью, расположенной выше уровня воды в бассейне, кроме того, введены первый - сливной - и второй - заливной - желоба с отверстиями в дне, причем сливной желоб расположен вверху промежутка между первой стенкой контактного бассейна и продольной перегородкой данной секции и его дно расположено ниже уровня воды в контактном бассейне, а заливной желоб расположен вдоль верхней кромки второй стенки контактного бассейна.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что зазор между дном контактного бассейна и нижней гранью продольной перегородки, установленной в каждой секции, имеет вид клина.

3. Установка по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что диспергаторы, размещенные в нижней части контактного бассейна, формируют пузырьки озоновоздушной смеси диаметром 0,1-1,0 мм.

4. Установка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что отверстия в дне заливного желоба, установленного горизонтально, выполнены с увеличением диаметра по направлению тока воды, а отверстия в дне сливного желоба, установленного горизонтально, выполнены с уменьшением диаметра по тому же направлению.

5. Установка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что дно заливного и дно сливного желобов имеют отверстия одинаковых размеров и установлены со скатом в направлении тока воды.

6. Установка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что отверстия в сливном и заливном желобах выполнены в виде продольных щелей, изготовленных по всей длине указанных желобов, причем изменение ширины каждой из щелей с изменением расстояния от конца желоба выбирается в зависимости от наклона соответствующего желоба.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9

Установка для озонирования воды

Патент 2214369