RU2600353C2 - Method of treating water and aqueous solutions and installation for its implementation - Google Patents
Method of treating water and aqueous solutions and installation for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2600353C2 RU2600353C2 RU2014147294/05A RU2014147294A RU2600353C2 RU 2600353 C2 RU2600353 C2 RU 2600353C2 RU 2014147294/05 A RU2014147294/05 A RU 2014147294/05A RU 2014147294 A RU2014147294 A RU 2014147294A RU 2600353 C2 RU2600353 C2 RU 2600353C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- aqueous solution
- cavitation
- cavitator
- aqueous solutions
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D36/00—Filter circuits or combinations of filters with other separating devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/34—Treatment of water, waste water, or sewage with mechanical oscillations
- C02F1/36—Treatment of water, waste water, or sewage with mechanical oscillations ultrasonic vibrations
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/66—Treatment of water, waste water, or sewage by neutralisation; pH adjustment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам обработки воды и водных растворов в процессах для одновременного умягчения, снижения минерализации и опреснения, обеззараживания и может быть использовано в химической, пищевой, фармацевтической, нефтегазодобывающей и других отраслях промышленности, а также в сельском хозяйстве, медицине, пищевым применением воды и различных растворов, жилищно-коммунальном хозяйстве и быту.The invention relates to methods for treating water and aqueous solutions in processes for simultaneously softening, reducing mineralization and desalination, disinfection and can be used in chemical, food, pharmaceutical, oil and gas and other industries, as well as in agriculture, medicine, food use of water and various solutions, housing and communal services and household.
Известен способ обработки жидкости в сосуде путем воздействия на нее вращающимся электромагнитным полем, создаваемым с помощью электродвигателя с закрепленным на его валу диском, размещенным над поверхностью жидкости (патент RU 2171232).A known method of processing liquid in a vessel by exposing it to a rotating electromagnetic field created by an electric motor with a disk mounted on its shaft, placed above the surface of the liquid (patent RU 2171232).
Однако данный способ имеет низкие производительность и эффективность процесса активации жидкости.However, this method has low productivity and efficiency of the liquid activation process.
Известен способ обработки воды или раствора, включающий воздействие на воду физическим фактором (патент RU 2151742).A known method of treating water or a solution, including exposure to water by a physical factor (patent RU 2151742).
Недостатками данного способа являются низкие производительность (высота жидкости в сосуде должна равняться 1 см) и эффективность процесса активации вследствие их конструктивных и технологических недостатков, не учитывающих особенности процесса бесконтактной активации.The disadvantages of this method are low productivity (the height of the liquid in the vessel should be 1 cm) and the efficiency of the activation process due to their structural and technological disadvantages that do not take into account the features of the contactless activation process.
Известен способ ультразвуковой обработки материалов (а.с. SU 561576), согласно которому в рабочей среде создают зону кавитации, а обработку упругими колебаниями осуществляют на ультразвуковой частоте и ведут ее в течение двух часов. Для реализации способа используют устройство, в котором рабочая камера и источник упругих колебаний выполнены как единое целое и изготовлены на базе кольцевого магнитострикционного преобразователя ЦМС-8, создающего в жидкой рабочей среде зону кавитации и работающего на одной ультразвуковой частотеA known method of ultrasonic processing of materials (a.s. SU 561576), according to which a cavitation zone is created in a working medium, and elastic vibrations are processed at an ultrasonic frequency and carried out for two hours. To implement the method, a device is used in which the working chamber and the source of elastic vibrations are made as a whole and are made on the basis of the TsMS-8 ring magnetostrictive transducer, which creates a cavitation zone in a liquid working medium and operates at the same ultrasonic frequency
Основным недостатком этого устройства является ограниченное его применение в различных технологических процессах из-за незначительной интенсивности создаваемых колебаний. Уровень кавитационного шума недостаточно высок, например, для разложения воды и получения из нее водорода или кислорода, по этой же причине устройство не обеспечивает надежного разрушения высоковязких сред.The main disadvantage of this device is its limited use in various technological processes due to the low intensity of the generated oscillations. The cavitation noise level is not high enough, for example, to decompose water and produce hydrogen or oxygen from it, for the same reason, the device does not provide reliable destruction of highly viscous media.
Известен гидродинамический кавитационный реактор (патент RU 2091157), содержащий последовательно расположенные конфузор и проточную камеру, в которой на расстоянии друг от друга установлены кавитаторы, отличающийся тем, что полость проточной камеры выполнена в виде участков, последовательно расширяющихся в зоне установки кавитатора в направлении от конфузора, при этом площадь поперечного сечения каждого последующего участка больше площади поперечного сечения предшествующего участка в 1,05-1,45 раза.Known hydrodynamic cavitation reactor (patent RU 2091157), containing sequentially located confuser and flow chamber, in which cavitators are installed at a distance from each other, characterized in that the cavity of the flow chamber is made in the form of sections successively expanding in the installation area of the cavitator in the direction from the confuser wherein the cross-sectional area of each subsequent section is greater than 1.05-1.45 times the cross-sectional area of the previous section.
К недостаткам данного устройства относится сложность изготовления, большая металлоемкость и недостаточный для реализации кавитационный эффект.The disadvantages of this device include the complexity of manufacturing, high metal consumption and insufficient cavitation effect to implement.
Известно устройство (патент RU 84256), содержащее последовательно соединенные конфузор, проточную камеру, содержащую участок, выполненный в виде первого диффузора с установленными в нем кавитаторами, при этом второй диффузор на выходе, конфузор на входе и первый диффузор в проточной части имеют разные углы конусности, согласно изобретению кавитаторы выполнены в виде цилиндров, расположенных в два ряда, устройство снабжено пластинами, расположенными вдоль корпуса перпендикулярно кавитаторам, и регулирующими стержнями, расположенными на входе проточной части между пластинами. Кроме того, боковая поверхность кавитаторов в пределах устройства может быть выполнена с насечкой на боковой стороне. Кроме того, устройство может быть снабжено дополнительными патрубками на конфузоре и на втором диффузоре.A device is known (patent RU 84256), comprising a confuser connected in series, a flow chamber containing a section made in the form of a first diffuser with cavitators installed in it, while the second diffuser at the outlet, the confuser at the inlet and the first diffuser in the flow part have different taper angles , according to the invention, the cavitators are made in the form of cylinders arranged in two rows, the device is equipped with plates located along the housing perpendicular to the cavitators, and control rods located on the input de flowing part between the plates. In addition, the side surface of the cavitators within the device can be made with a notch on the side. In addition, the device can be equipped with additional nozzles on the confuser and on the second diffuser.
Известна установка для осуществления способа подготовки нефти и/или нефтепродуктов к переработке (патент RU 2287355), включающая устройство для воздействия на движущийся поток перепадами давления, содержащее входной трубопровод с герметично установленным в его сечении многосопловым блоком, соединенным с цилиндрическим каналом и затем с расширяющимся диффузором, при этом отношение площади сечения цилиндрического канала к сумме площадей отверстий сопел на выходе из многосоплового блока характеризуется величиной от 2,1 до 5,9.A known installation for implementing a method of preparing oil and / or oil products for processing (patent RU 2287355), including a device for influencing a moving stream with pressure drops, containing an inlet pipe with a multi-nozzle unit sealed in its cross section, connected to a cylindrical channel and then with an expanding diffuser while the ratio of the cross-sectional area of the cylindrical channel to the sum of the areas of the nozzle holes at the exit of the multi-nozzle block is characterized by a value of from 2.1 to 5.9.
К недостатку приведенного механического устройства относится то, что эффективность качественного и количественного изменения состава жидких сред зависит от количества кавитационных пузырьков на единицу объема. Указанный показатель ограничен тем, что в основе образования пузырьков заложено сужение в поперечном сечении потока жидкости, т.е. гидродинамическое сопротивление, поэтому интенсификация кавитационных процессов имеет предел по экономическим соображениям. The disadvantage of this mechanical device is that the effectiveness of qualitative and quantitative changes in the composition of liquid media depends on the number of cavitation bubbles per unit volume. This indicator is limited by the fact that the narrowing in the cross section of the fluid flow, i.e. hydrodynamic resistance, therefore, the intensification of cavitation processes has a limit for economic reasons.
Наиболее близким к заявляемому способу по своей технической сущности является способ обработки воды и водных растворов (патент RU 2240984), выбранный в качестве прототипа, включающий корректировку рН многократным поочередным снижением давления высоконапорной жидкости при ее рециркуляции до величины, при которой происходит ее кавитация, с последующим повышением давления до величины, при которой кавитация прекращается, отличающийся тем, что рециркулируемую жидкость предварительно нагревают, после чего часть высоконапорной жидкости отбирают на фильтрацию, из оставшегося рециркуляционного потока отбирают скавитированную жидкость с повышением давления, охлаждают, выдерживают до схлопывания кавитационных пузырьков и осаждения образовавшихся твердых примесей, после чего возвращают стабилизированную жидкость в рециркуляционный поток низкого давления.Closest to the claimed method in its technical essence is a method of treating water and aqueous solutions (patent RU 2240984), selected as a prototype, including adjusting the pH by repeatedly decreasing the pressure of a high-pressure liquid during its recirculation to the value at which its cavitation occurs, followed by increasing the pressure to a value at which cavitation ceases, characterized in that the recirculated liquid is preheated, after which part of the high-pressure liquid is taken m filtration, from the remaining recycle stream withdrawn skavitirovannuyu liquid with pressure, cooled, allowed to stand until the collapse of the cavitation bubbles formed and the deposition of solid impurities, and then returned to the conditioned fluid in the low pressure recycle stream.
Задачей изобретения является разработка способа обработки воды и водных растворов и установки для его осуществления, позволяющих изменить структуру и свойства веществ, входящих в состав обрабатываемой жидкости, качественно улучшить ее свойства с возможностью образования новых продуктов.The objective of the invention is to develop a method for the treatment of water and aqueous solutions and installations for its implementation, allowing you to change the structure and properties of the substances that make up the processed fluid, to qualitatively improve its properties with the possibility of the formation of new products.
Технический результат - расширение технологических возможностей за счет применения в любых отраслях промышленности и в быту, проводя деминерализацию и опреснение воды и водных растворов.The technical result is the expansion of technological capabilities due to the application in any industries and in everyday life, carrying out demineralization and desalination of water and aqueous solutions.
Благодаря сочетанию применяемых кавитаторов, дополнительных активаторов и сепараторов, заявляемое устройство позволяет не только производить очистку воды от растворенных в нее примесей, но и осуществлять деминерализацию и опреснение воды и водных растворов.Due to the combination of cavitators, additional activators and separators, the claimed device allows not only to purify water from impurities dissolved in it, but also to carry out demineralization and desalination of water and aqueous solutions.
Указанная задача решается тем, что в способе обработки воды и водных растворов, включающем корректировку рН многократным поочередным снижением давления высоконапорной воды или водного раствора при ее рециркуляции до величины, при которой происходит ее кавитация, с последующим повышением давления до величины, при которой кавитация прекращается, и фильтрацию, обрабатываемая вода или водный раствор поступает от подающего насоса через фильтр в кавитационный реактор, в котором последовательно располагаются не менее двух кавитаторов различного принципа работы, разделенных промежуточными камерами, позволяющими вводить требуемые ингредиенты, катализаторы, поверхностно-активные вещества и проводить дополнительную активацию за счет воздействия импульсными высоковольтными электрогидравлическими разрядами и ультразвуком с частотой ультразвуковых волн не менее 98 кГц и интенсивностью выше 105 Вт/м2 и предварительную сепарацию обрабатываемой воды или водного раствора, а окончательную сепарацию обрабатываемая вода или водный раствор проходит в кавитаторе вихревого типа, выполненном в виде циклона.This problem is solved in that in a method for treating water and aqueous solutions, including adjusting the pH by repeatedly decreasing the pressure of high-pressure water or an aqueous solution by recirculating it to a value at which cavitation occurs, followed by a pressure increase to a value at which cavitation ceases, and filtration, the treated water or aqueous solution enters from the feed pump through the filter into the cavitation reactor, in which at least two cavitators of different sizes are arranged in series the principle of operation, separated by intermediate chambers that allow you to enter the required ingredients, catalysts, surfactants and carry out additional activation due to exposure to pulsed high-voltage electro-hydraulic discharges and ultrasound with an ultrasonic wave frequency of at least 98 kHz and an intensity above 10 5 W / m 2 and preliminary separation of the treated water or aqueous solution, and the final separation of the treated water or aqueous solution takes place in a vortex type cavitator, you filled in the form of a cyclone.
Указанная задача решается также благодаря тому, что в установке для обработки воды и водных растворов, содержащей кавитационный реактор с установленными в нем кавитаторами, промежуточными камерами, соединенными со входом и выходом кавитационного реактора, подающий насос и трубопроводы, кавитационный ректор выполнен в виде емкости с крышкой с установленными внутри не менее чем двумя последовательно соединенными кавитаторами различного принципа работы, разделенными промежуточными камерами, в первую из которых, выполненную цилиндрической формы и установленную горизонтально с осевым размещением на донышке эжектора для подвода дополнительных ингредиентов, введены электроды с возможностью осуществления импульсного высоковольтного электрогидравлического разряда с подачей напряжения от 35 кВ до 50 кВ при частоте импульсов от 0,1 Гц до 20 Гц, с объемом VК первой промежуточной камеры, определяемым из соотношения:This problem is also solved due to the fact that in the installation for the treatment of water and aqueous solutions containing a cavitation reactor with cavitators installed in it, intermediate chambers connected to the inlet and outlet of the cavitation reactor, the feed pump and pipelines, the cavitation reactor is made in the form of a tank with a cover with at least two cavitators of various operating principles installed in series, separated by intermediate chambers, the first of which is cylindrical shaped and installed horizontally with axial placement on the bottom of the ejector to supply additional ingredients, electrodes are introduced with the possibility of performing a high-voltage pulsed electro-hydraulic discharge with a voltage supply of 35 kV to 50 kV at a pulse frequency of 0.1 Hz to 20 Hz, with a volume of V K the first intermediate chamber, determined from the ratio:
VК=(GН·1000)/3600f,V K = (G · H 1000) / 3600f,
где GН - производительность насоса;where G N - pump capacity;
f - частота импульсов высоковольтного разрядника,f is the pulse frequency of the high voltage arrester,
причем первая промежуточная камера выполнена с возможностью поступления воды или водного раствора от первого кавитатора в первую промежуточную камеру тангенциально и отведение воды или водного раствора через патрубок, установленный по оси донышка, противоположного эжектору, и соединенный со входом во вторую промежуточную камеру с установленным в ней ультразвуковым излучателем, выполненным с возможностью излучения ультразвуковых волн с частотой не менее 98 кГц и интенсивностью выше 105 Вт/м2, а кавитатор, подключенный к выходу второй промежуточной камеры, представляет собой кавитатор вихревого типа, установленный вертикально, содержащий входное устройство в виде сопла с суживающейся спиральной улиткой или сопла с тангенциальным подводом жидкости в конфузорный корпус с углом сужения от 0 до 10°, выходное устройство с регулируемым вентилем, соединенное трубопроводом с дренажной трубкой первой промежуточной камеры и выполненное с возможностью подачи воды или водного раствора через самоочищающийся фильтр и запорно-регулирующий клапан на линию всасывания подающего насоса, а выходной патрубок кавитатора вихревого типа, присоединенный к нижнему торцевому донышку по оси корпуса, имеет диаметр, составляющий 0,35-0,40 от среднего диаметра корпуса кавитатора вихревого типа, соединен с трубопроводами и запорно-регулирующими клапанами, выполненными с возможностью осуществлять циркуляцию обрабатываемой воды или водного раствора через подающий насос и кавитационный реактор или через самоочищающийся фильтр, ее прямоточное движение из входной емкости или водоема в приемную емкость потребителя очищенной воды или водного раствора.moreover, the first intermediate chamber is configured to allow water or aqueous solution from the first cavitator to enter the first intermediate chamber tangentially and to drain the water or aqueous solution through a nozzle mounted on the axis of the bottom opposite the ejector and connected to the entrance to the second intermediate chamber with an ultrasonic an emitter adapted to emit ultrasonic waves with a frequency of at least 98 kHz and an intensity above 10 5 W / m 2, and cavitator connected to the output of the second n of the interstitial chamber, it is a vortex-type cavitator mounted vertically, containing an input device in the form of a nozzle with a tapering spiral scroll or nozzles with a tangential supply of fluid to the confuser body with a narrowing angle from 0 to 10 °, an output device with an adjustable valve connected by a pipeline to the drainage the tube of the first intermediate chamber and configured to supply water or an aqueous solution through a self-cleaning filter and a shut-off and control valve to the suction line of the feed us ca, and the outlet pipe of the vortex type cavitator attached to the lower end bottom along the axis of the body has a diameter of 0.35-0.40 of the average diameter of the body of the vortex type cavitator, connected to pipelines and shut-off and control valves configured to circulation of the treated water or aqueous solution through the feed pump and the cavitation reactor or through a self-cleaning filter, its direct-flow movement from the inlet tank or reservoir to the receiving tank of the consumer of purified water or aqueous solution.
На Фиг. 1 представлена схема установки для осуществления заявляемого способа обработки воды и водных растворов, на которой позициями 1-20 обозначены:In FIG. 1 shows a diagram of an installation for implementing the inventive method of treating water and aqueous solutions, in which positions 1-20 indicate:
1 - первый фильтр;1 - first filter;
2 - подающий насос;2 - feed pump;
3 - кавитационный реактор;3 - cavitation reactor;
4 - первичный кавитатор;4 - primary cavitator;
5 - дозирующее устройство;5 - dosing device;
6 - эжектор;6 - ejector;
7 - первая промежуточная камера;7 - the first intermediate chamber;
8 - вторая промежуточная камера;8 - the second intermediate chamber;
9 - ультразвуковой излучатель;9 - an ultrasonic emitter;
10 - входное сопло;10 - inlet nozzle;
11 - регулируемое выходное устройство;11 - adjustable output device;
12 - кавитатор вихревого типа;12 - vortex type cavitator;
13 - первый нижний выходной патрубок;13 - the first lower output pipe;
14 - верхний выходной патрубок;14 - upper outlet pipe;
15 - второй нижний выходной патрубок;15 - second lower output pipe;
16 - запорно-регулирующий клапан;16 - shut-off and control valve;
17 - самоочищающийся фильтр;17 - self-cleaning filter;
18 - гусек;18 - geese;
19 - второй фильтр.19 is a second filter.
Установка содержит первый фильтр 1 с запорно-регулирующими клапанами 16 на входе и выходе, подающий насос 2, кавитационный реактор 3, в котором размещены первичный кавитатор 4, первая промежуточная камера 7, выполненная цилиндрической, с размещенными внутри высоковольтными электродами для осуществления импульсного высоковольтного разряда в жидкости и эжектором 6 с дозирующим устройством 5, вторую промежуточную камеру 8 цилиндрической или прямоугольной формы с размещенным внутри ультразвуковым излучателем 9, установленный вертикально кавитатор вихревого типа 12 с входным соплом 10 и регулируемым выходным устройством 11 с регулировочным клапаном ручного привода и первым и вторым нижними выходными патрубками 13 и 15, установленными последовательно через соединительную муфту. Верхний выходной патрубок 14 от регулируемого выходного устройства 11 кавитатора вихревого типа 12 соединяет полость регулируемого выходного устройства с дренажной трубкой первой промежуточной камеры 7, которая установлена ниже корпуса последней, направляя жидкость через самоочищающийся фильтр 17, например «ФИБОС», и запорно-регулирующий клапан 16 или над линией всасывания подающего насоса 2, или потребителю через запорно-регулирующие клапаны 16, расположенные на горизонтальной трубе правее самоочищающегося фильтра 17, и второй фильтр 19. Внутри дренажной трубки первой промежуточной камеры 7, расположенной горизонтально ниже корпуса последней, установлена «методом подбора» стандартная калиброванная шайба регулирования расхода жидкости через дренажную трубку. Первый нижний выходной патрубок 13 кавитатора вихревого типа 12 последовательно соединен со вторым нижним выходным патрубком 15 через соединительную муфту и через запорно-регулирующий клапан 16 и второй фильтр 19 подает обработанную воду или водный раствор потребителю через запорно-регулирующий клапан 16, установленный перед вторым фильтром 19.The installation contains a
Для переключения режимов работы кавитационного реактора служат запорно-регулирующие клапаны 16 и система трубопроводов согласно предлагаемой на Фиг. 1 схеме. Внешняя емкость или водоем обозначен позицией 20.To switch the operating modes of the cavitation reactor, shut-off
Установка работает следующим образом.Installation works as follows.
Подающий насос 2 подает обрабатываемую воду или водный раствор из внешней емкости или водоема 20 через открытый запорно-регулирующий клапан 16, установленный у внешней емкости или водоема 20, через первый фильтр 1 с открытыми запорно-регулирующими клапанами 16 на входе и выходе первого фильтра 1 в кавитационный реактор 3 при открытом запорно-регулирующем клапане 16, расположенном снаружи кавитационного реактора 3 на горизонтальном патрубке правее входа в первичный кавитатор 4. При этом запорно-регулирующий клапана 16 на входе в первичный кавитатор 4 закрыт. Заполнение кавитационного реактора 3 контролируется запорно-регулирующим клапаном 16 с гуськом 18, установленными на крышке кавитационного реактора 3.The
После заполнения внутренней полости кавитационного реактора 3 закрывается запорно-регулирующий клапан 16, расположенный снаружи кавитационного реактора 3 на горизонтальном патрубке правее первичного кавитатора 4, и открывается запорно-регулирующий клапан 16 на входе в первичный кавитатор 4.After filling the internal cavity of the
Подающий насос 2 начинает подавать обрабатываемую воду или водный раствор из внешней емкости или водоема 20 через первый фильтр 1 с открытыми запорно-регулирующими клапанами 16 на входе и выходе первого фильтра 1 в первичный кавитатор 4.The
Из первичного кавитатора 4 поток воды или водного раствора тангенциально поступает в первую промежуточную камеру 7. Объем данной камеры VК согласуется с производительностью насоса по формуле:From the primary cavitator 4, the flow of water or an aqueous solution tangentially enters the first
VК=(GН×1000)/3600 f,V K = (G N × 1000) / 3600 f,
где GН - производительность насоса, измеряемая в м3/ч;where G N - pump capacity, measured in m 3 / h;
f - частота импульсов высоковольтного разрядника, измеряемая в Гц,f is the pulse frequency of the high voltage arrester, measured in Hz,
чтобы в промежутках между высокочастотными импульсами первая промежуточная камера 7 не опустошалась.so that in the intervals between high-frequency pulses, the first
Интенсивное вращение потока воды или водного раствора в первой промежуточной камере 7 в сочетании с импульсными высоковольтными электрогидравлическими разрядами, создающими дополнительную кавитационную активацию обрабатываемой воды или водного раствора, способствует разрушению межмолекулярных связей в обрабатываемой воде или водном растворе и обеспечивает эффективное взаимодействие с вводимыми через дозирующее устройство 5 и эжектор 6 дополнительными ингредиентами.The intensive rotation of the flow of water or aqueous solution in the first
В первичном кавитаторе 4 происходит интенсивная активация обрабатываемой воды или водного раствора с образованием большого количества кавитационных пузырьков.In the primary cavitator 4, intense activation of the treated water or aqueous solution occurs with the formation of a large number of cavitation bubbles.
Для объяснения сути предлагаемого способа обработки (активации) и механизма воздействия на активируемую воду или водный раствор необходимо пояснить такие аспекты, которые включает предлагаемый способ, как активация воды или водного раствора при гидродинамической или ультразвуковой кавитации.To explain the essence of the proposed method of treatment (activation) and the mechanism of action on activated water or an aqueous solution, it is necessary to clarify aspects that include the proposed method, such as activation of water or an aqueous solution during hydrodynamic or ultrasonic cavitation.
Кавитация - образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков или каверн), заполненных газом, паром или их смесью. Кавитация возникает в результате местного понижения давления в жидкости, которое может происходить либо при увеличении ее скорости (гидродинамическая кавитация), либо при прохождении акустической волны во время полупериода разрежения (акустическая кавитация). Кроме того, резкое (внезапное) исчезновение кавитационных пузырьков приводит к образованию гидравлических ударов и, как следствие, к созданию волны сжатия и растяжения в жидкости с ультразвуковой частотой. В настоящее время создан класс методов и аппаратуры для изменения физико-химических свойств жидкофазных систем и, в первую очередь, воды с использованием кавитационных процессов, в том числе в вихревых потоках жидкости (трубки Ранке), генераторов электромагнитных вихрей (продольные электромагнитные волны) и ряда других процессов.Cavitation - the formation in a fluid of cavities (cavitation bubbles or caverns) filled with gas, steam, or a mixture thereof. Cavitation occurs as a result of a local decrease in pressure in the liquid, which can occur either with an increase in its velocity (hydrodynamic cavitation) or with the passage of an acoustic wave during a half-period of rarefaction (acoustic cavitation). In addition, a sharp (sudden) disappearance of cavitation bubbles leads to the formation of hydraulic shocks and, as a result, to the creation of a compression and extension wave in the fluid with ultrasonic frequency. Currently, a class of methods and equipment has been created for changing the physicochemical properties of liquid-phase systems and, first of all, water using cavitation processes, including in vortex fluid flows (Ranke tubes), electromagnetic vortex generators (longitudinal electromagnetic waves) and a number of other processes.
Кавитационное течение в гидродинамических кавитаторах характеризуют безразмерным параметром (числом кавитации):The cavitation flow in hydrodynamic cavitators is characterized by a dimensionless parameter (cavitation number):
где Р - гидростатическое давление набегающего потока, Па;where P is the hydrostatic pressure of the oncoming flow, Pa;
Ps - давление насыщенных паров жидкости при определенной температуре окружающей среды, Па;Ps is the pressure of saturated vapor of the liquid at a certain ambient temperature, Pa;
ρ - плотность среды, кг/м3;ρ is the density of the medium, kg / m 3 ;
V - скорость потока на входе в систему, м/с.V is the flow rate at the entrance to the system, m / s.
Известно, что кавитация возникает при достижении потоком граничной скорости V=Vc, когда давление в потоке становится равным давлению парообразования (насыщенных паров). Этой скорости соответствует граничное значение критерия кавитации.It is known that cavitation occurs when the flow reaches the boundary velocity V = Vc, when the pressure in the flow becomes equal to the vaporization pressure (saturated vapor). The boundary value of the cavitation criterion corresponds to this speed.
В зависимости от величины X можно различать четыре вида потоков: докавитационный - сплошной (однофазный) поток при Х>1, кавитационный - (двухфазный) поток при X~1, пленочный - с устойчивым отделением кавитационной полости от остального сплошного потока (пленочная кавитация) при X<1, суперкавитационный - при X<<1.Four types of flows can be distinguished depending on the value of X: pre-cavitation - continuous (single-phase) flow at X> 1, cavitation - (two-phase) flow at X ~ 1, film - with a stable separation of the cavitation cavity from the rest of the continuous flow (film cavitation) at X <1, supercavitation - at X << 1.
Аналогичные виды потоков обеспечивает ультразвуковая кавитация при высокой частоте и интенсивности приложения звуковых волн.Similar types of flows are provided by ultrasonic cavitation at a high frequency and intensity of application of sound waves.
Указанное кавитационное воздействие на обрабатываемую жидкость обеспечивает разрыв внутренних молекулярно-химических связей всех растворенных в воде веществ, включая минеральные соли. При этом достигается очистка воды и водных растворов.The specified cavitation effect on the liquid being treated ensures the breaking of the internal molecular-chemical bonds of all substances dissolved in water, including mineral salts. This achieves the purification of water and aqueous solutions.
Схлопывание кавитационных пузырьков с образованием кумулятивных ударных волн происходит в первой промежуточной камере 7, где давление выше давления разрежения внутри первичного кавитатора 4. В первой промежуточной камере 7 по ее оси на левом донышке установлен эжектор 6, позволяющий подводить в обрабатываемую жидкость через дозирующее устройство 5 дополнительные ингредиенты, например, катализаторы, поверхностно-активные вещества и другие компоненты. Эти вещества используются при обработке загрязненных стоков и при использовании предлагаемой установки в технологических схемах.The collapse of cavitation bubbles with the formation of cumulative shock waves occurs in the first
Внутрь первой промежуточной камеры 7 введены электроды для осуществления импульсного высоковольтного электрогидравлического разряда с подачей напряжения от 35 кВ до 50 кВ при частоте импульсов от 0,1 Гц до 20 Гц. Данное жесткое воздействие на обрабатываемую воду или водный раствор способствует разрыву межмолекулярных связей в самой воде или водном растворе, ее деминерализации и очистке. Выпадающие из воды или водного раствора вещества отводятся из первой промежуточной камеры 7 через дренажную трубку, расположенную горизонтально ниже корпуса первой промежуточной камеры 7 с установленной внутри нее стандартной калиброванной шайбой регулирования расхода жидкости через дренажную трубку. Через данную дренажную трубку и верхний выходной патрубок 14 из кавитатора вихревого типа 12 вода или водный раствор поступает на очистку в самоочищающийся фильтр 17 и, при необходимости, во второй фильтр 19.Electrodes were introduced inside the first
Обработанная вышеуказанным образом вода или водный раствор поступает во вторую промежуточную камеру 8 с размещенным внутри ультразвуковым излучателем 9, где обрабатывается ультразвуком с частотой ультразвуковых волн 30-98 кГц и их интенсивностью выше 105 Вт/м2. Точная настройка по частоте и интенсивности зависит от количества растворенных в обрабатываемой воде или водном растворе солей или химических веществ. Ультразвуковой излучатель 9 работает в резонансном режиме с веществами, требующими удаления из обрабатываемой жидкости. После интенсивной ультразвуковой обработки поток воды или водного раствора поступает в кавитатор вихревого типа 12, выполненный в виде вихревого циклона (аналог трубки Ранка). В кавитатор вихревого типа 12 обрабатываемая вода или водный раствор поступает через входное сопло 10, выполненное в виде входного сопла и сужающейся улитки или сопла с тангенциальным подводом жидкости. Такой подвод обеспечивает интенсивное вращение потока воды или водного раствора, которая интенсивно закручивается внутри корпуса кавитатора вихревого типа 12. По мере движения вращающегося потока скорость его вращения увеличивается за счет конфузорности корпуса кавитатора вихревого типа 12. При этом происходит разделения вращающегося потока по плотности и температуре. Происходит эффективная сепарация. Более тяжелые частички и разложившиеся включения отбрасываются к периферии и по внутренней стенке корпуса кавитатора вихревого типа 12 поступают через регулируемое выходное устройство 11 в верхний выходной патрубок 14, соединенный с дренажной трубкой первой промежуточной камеры 7, которая установлена ниже корпуса первой промежуточной камеры 7, через самоочищающийся фильтр 17 с запорно-регулирующим клапаном 16 с линией всасывания подающего насоса 2 и линией подачи обработанной воды или водного раствора потребителю.The water or aqueous solution treated in the above manner enters the second
При повторной или многократной обработке очищенной воды или водного раствора, подаваемой из корпуса кавитационного реактора 3 на линию всасывания насоса 2, запорно-регулирующие клапаны 16, соединенные с входом и сливом внешней емкости или водоема 20, закрыты.During repeated or repeated treatment of purified water or an aqueous solution supplied from the housing of the
При подаче всей обработанной воды или водного раствора потребителю запорно-регулирующий клапан 16, расположенный на горизонтальной трубе слева от самоочищающегося фильтра 17, закрыт. Запорно-регулирующие клапаны 16, расположенные на горизонтальной трубе правее самоочищающегося фильтра 17, открыты. При этом вся обработанная вода или водный раствор, соединяясь с потоком, поступающим через второй нижний выходной патрубок 15, направляется потребителю через второй фильтр 19.When all treated water or an aqueous solution is supplied to the consumer, the shut-off and control
Преимуществом предлагаемого способа обработки воды и водных растворов в данной установке является высокая степень активации жидкости и возможность ее качественной очистки. Сочетание применяемых в рассматриваемой установке кавитаторов, дополнительных активаторов и сепараторов позволяет не только производить очистку воды от растворенных в ней примесей механической и химической природы, но и осуществлять деминерализацию и опреснение морской воды.The advantage of the proposed method for processing water and aqueous solutions in this installation is a high degree of activation of the liquid and the possibility of its high-quality cleaning. The combination of cavitators, additional activators and separators used in the installation in question allows not only to purify water from impurities of mechanical and chemical nature dissolved in it, but also to demineralize and desalinate sea water.
Claims (2)
VК=(GН·1000)/3600f,
где GН - производительность насоса;
f - частота импульсов высоковольтного разрядника,
причем первая промежуточная камера выполнена с возможностью поступления воды или водного раствора от первого кавитатора в первую промежуточную камеру тангенциально и отведения воды или водного раствора через патрубок, установленный по оси донышка, противоположного эжектору, и соединенный со входом во вторую промежуточную камеру с установленным в ней ультразвуковым излучателем, выполненным с возможностью излучения ультразвуковых волн с частотой не менее 98 кГц и интенсивностью выше 105 Вт/м2, а кавитатор, подключенный к выходу второй промежуточной камеры, представляет собой кавитатор вихревого типа, установленный вертикально, содержащий входное устройство в виде сопла с суживающейся спиральной улиткой или сопла с тангенциальным подводом жидкости в конфузорный корпус с углом сужения от 0 до 10°, выходное устройство с регулируемым вентилем, соединенное трубопроводом с дренажной трубкой первой промежуточной камеры и выполненное с возможностью подачи воды или водного раствора через самоочищающийся фильтр и запорно-регулирующий клапан на линию всасывания подающего насоса, а выходной патрубок кавитатора вихревого типа, присоединенный к нижнему торцевому донышку по оси корпуса, имеет диаметр, составляющий 0,35-0,40 от среднего диаметра корпуса кавитатора вихревого типа, соединен с трубопроводами и запорно-регулирующими клапанами, выполненными с возможностью осуществлять циркуляцию обрабатываемой воды или водного раствора через подающий насос и кавитационный реактор или через самоочищающийся фильтр, ее прямоточное движение из входной емкости или водоема в приемную емкость потребителя очищенной воды или водного раствора. 2. Installation for processing water and aqueous solutions, containing a cavitation reactor with cavitators installed in it, intermediate chambers connected to the inlet and outlet of the cavitation reactor, a feed pump and pipelines, characterized in that the cavitation reactor is made in the form of a tank with a lid with installed inside not less than two series-connected cavitators of various operating principles, separated by intermediate chambers, the first of which, made of a cylindrical shape and mounted isontally with axial placement on the bottom of the ejector for supplying additional ingredients, electrodes are introduced with the possibility of performing a pulsed high-voltage electro-hydraulic discharge with a voltage supply of 35 kV to 50 kV at a pulse frequency of 0.1 Hz to 20 Hz, with a volume of V K of the first intermediate chamber, determined from the relation:
V K = (G · H 1000) / 3600f,
where G N - pump capacity;
f is the pulse frequency of the high voltage arrester,
moreover, the first intermediate chamber is configured to allow water or aqueous solution from the first cavitator to enter the first intermediate chamber tangentially and to drain the water or aqueous solution through a nozzle mounted along the axis of the bottom opposite to the ejector and connected to the entrance to the second intermediate chamber with an ultrasonic an emitter adapted to emit ultrasonic waves with a frequency of at least 98 kHz and an intensity above 10 5 W / m 2, and cavitator connected to the output of the second n of the interstitial chamber, it is a vortex-type cavitator mounted vertically, containing an input device in the form of a nozzle with a tapering spiral scroll or nozzles with a tangential supply of fluid to the confuser body with a narrowing angle from 0 to 10 °, an output device with an adjustable valve connected by a pipeline to the drainage the tube of the first intermediate chamber and configured to supply water or an aqueous solution through a self-cleaning filter and a shut-off and control valve to the suction line of the feed us ca, and the outlet pipe of the vortex type cavitator attached to the lower end bottom along the axis of the body has a diameter of 0.35-0.40 of the average diameter of the body of the vortex type cavitator, connected to pipelines and shut-off and control valves configured to circulation of the treated water or aqueous solution through the feed pump and the cavitation reactor or through a self-cleaning filter, its direct-flow movement from the inlet tank or reservoir to the receiving tank of the consumer of purified water or aqueous solution.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014147294/05A RU2600353C2 (en) | 2014-11-25 | 2014-11-25 | Method of treating water and aqueous solutions and installation for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014147294/05A RU2600353C2 (en) | 2014-11-25 | 2014-11-25 | Method of treating water and aqueous solutions and installation for its implementation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014147294A RU2014147294A (en) | 2016-06-20 |
RU2600353C2 true RU2600353C2 (en) | 2016-10-20 |
Family
ID=56131777
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014147294/05A RU2600353C2 (en) | 2014-11-25 | 2014-11-25 | Method of treating water and aqueous solutions and installation for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2600353C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019164469A1 (en) * | 2018-02-23 | 2019-08-29 | Mykytiuk Oleksandr Yuriiovych | Method for activation of concrete mixing water |
RU2699136C2 (en) * | 2017-05-29 | 2019-09-03 | Алексей Сергеевич Архипов | Sea water treatment method |
RU218231U1 (en) * | 2023-01-23 | 2023-05-17 | Борис Семенович Ксенофонтов | EJECTOR-MIXER |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6200486B1 (en) * | 1999-04-02 | 2001-03-13 | Dynaflow, Inc. | Fluid jet cavitation method and system for efficient decontamination of liquids |
RU2228791C2 (en) * | 2001-05-30 | 2004-05-20 | Владимир Николаевич Рыжков | Method of hydrodynamic activation of the raw materials (variants) and installation for its realization |
RU2240984C1 (en) * | 2003-11-05 | 2004-11-27 | Дочернее открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро нефтеаппаратуры" Открытого акционерного общества "Газпром" | Method of treatment of water and water solutions |
RU2357931C2 (en) * | 2007-08-13 | 2009-06-10 | Андрей Владимирович Володин | Device for cold desalination, activation and treatment of water from any natural source |
-
2014
- 2014-11-25 RU RU2014147294/05A patent/RU2600353C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6200486B1 (en) * | 1999-04-02 | 2001-03-13 | Dynaflow, Inc. | Fluid jet cavitation method and system for efficient decontamination of liquids |
RU2228791C2 (en) * | 2001-05-30 | 2004-05-20 | Владимир Николаевич Рыжков | Method of hydrodynamic activation of the raw materials (variants) and installation for its realization |
RU2240984C1 (en) * | 2003-11-05 | 2004-11-27 | Дочернее открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро нефтеаппаратуры" Открытого акционерного общества "Газпром" | Method of treatment of water and water solutions |
RU2357931C2 (en) * | 2007-08-13 | 2009-06-10 | Андрей Владимирович Володин | Device for cold desalination, activation and treatment of water from any natural source |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2699136C2 (en) * | 2017-05-29 | 2019-09-03 | Алексей Сергеевич Архипов | Sea water treatment method |
WO2019164469A1 (en) * | 2018-02-23 | 2019-08-29 | Mykytiuk Oleksandr Yuriiovych | Method for activation of concrete mixing water |
US11629074B2 (en) | 2018-02-23 | 2023-04-18 | Unique Equipment Solutions Llc | Method for activation of concrete mixing water |
RU2801503C1 (en) * | 2022-04-01 | 2023-08-09 | Общество с ограниченной ответственностью "Новотех-ЭКО" | Ultrasonic cavitation cell |
RU218231U1 (en) * | 2023-01-23 | 2023-05-17 | Борис Семенович Ксенофонтов | EJECTOR-MIXER |
RU222594U1 (en) * | 2023-09-12 | 2024-01-11 | Борис Семенович Ксенофонтов | EJECTOR-MIXER |
RU227722U1 (en) * | 2023-12-12 | 2024-07-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Псковский государственный университет" | Ultrasonic water purification device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014147294A (en) | 2016-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8858064B2 (en) | Portable hydrodynamic cavitation manifold | |
US20160346758A1 (en) | Systems and methods for processing fluids | |
JP2010524667A (en) | Fluid purification using hydraulic vortex system | |
US9243653B2 (en) | Vortex generator with vortex chamber | |
US20110305103A1 (en) | Hydrodynamic cavitation device | |
US8906242B2 (en) | Transportable reactor tank | |
MX2010009706A (en) | Electrohydraulic and shear cavitation radial counterflow liquid processor. | |
RU2585635C1 (en) | Method for disinfection and cleaning of fluids and process line therefor | |
SG185486A1 (en) | An apparatus for using hydrodynamic cavitation in medical treatment | |
MX2011003115A (en) | Water treatment methods. | |
US8936392B2 (en) | Hydrodynamic cavitation device | |
KR100694191B1 (en) | Apparatus for watertreatment | |
RU2600353C2 (en) | Method of treating water and aqueous solutions and installation for its implementation | |
JP3464626B2 (en) | Degassing sterilizer | |
JP2008246441A (en) | Treatment apparatus for waterborne fine matter or the like | |
RU2651197C1 (en) | Method of aqueous solutions conditioning | |
RU2304561C2 (en) | Installation for purification and decontamination of the water | |
RU2305073C2 (en) | Installation for purification and decontamination of the water | |
RU2396216C1 (en) | Device for water disinfection | |
KR100457465B1 (en) | A swage treatment device in using ultrasonic wave | |
RU2769109C1 (en) | Method for hydrodynamic water purification and device for hydrodynamic water purification | |
RU2328450C2 (en) | Processing line for disinfecting sewage water and natural water | |
CN207193072U (en) | Activated sludge degassing equipment | |
JP6429827B2 (en) | Raw water treatment equipment | |
RU2801503C1 (en) | Ultrasonic cavitation cell |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170108 |