Многосекционный контактный резервуар для обработки воды озоном

Многосекционный контактный резервуар для обработки воды озоном

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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.

1. Многосекционный контактный резервуар для обработки воды озоном, включающий, 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, отличающийся тем, что дополнительно между секциями установлены межсекционные перепускные отсеки, и каждая секция контактного резервуара дополнительно оборудована устройствами равномерного распределения воды по ее поперечному сечению, причем вверху в виде установленных под уровень горизонта воды заглушенных с одного торца перфорированных труб, при этом открытые торцы труб, установленных в первой секции, сообщены с напорным отсеком контактного резервуара, а открытые торцы труб, установленных во второй и третьей секции, сообщены соответственно с полостями первого и второго межсекционного перепускного отсека, а внизу ниже диспергаторов озоно-воздущной смеси либо в виде аналогичных перфорированных труб, причем открытые торцы труб в первой и во второй секциях сообщены соответственно с полостью первого и второго межсекционного перепускного отсека, а открытые торцы труб в третьей секции сообщены со сливным отсеком, либо горизонтально установленной перфорированной перегородки, причем в стенках, отделяющих первую секцию от первого перепускного отсека, вторую секцию от второго перепускного отсека, третью секцию от сливного отсека ниже перфорированной перегородки выполнены сквозные каналы.

2. Контактный резервуар по п.1, отличающийся тем, что 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.

3. Контактный резервуар по п.1, отличающийся тем, что диаметры отверстий перфорации в устройствах равномерного распределения воды составляют 20…25 мм.

4. Контактный резервуар по п.1, отличающийся тем, что суммарная площадь проходного сечения отверстий перфораций в устройствах равномерного распределения воды вверху и внизу секции составляет 0,01…0,02 площади поперечного сечения секции.

5. Контактный резервуар по п.1, отличающийся тем, что оси перфорированных труб на верхнем и на нижнем уровнях параллельны друг другу и размещены с шагом, равным от 17 до 25% глубины погружения диспергаторов в секции.