Способ кондиционирования водных растворов

Способ относится к области водоподготовки и может использоваться для кондиционирования воды и водных растворов с применением широкополосных гидроакустических источников колебаний. Рабочую емкость 1 заполняют водой или водным раствором и подвергают воздействию акустического поля, обеспечивающего кавитацию при пороговом значении звукового давления с попеременной подачей воздуха в резонаторные камеры 3 излучателя для диспергирования. Образуются пузырьки воздуха с характерным размером 200-300 мкм, при этом струя из выходного сопла 5 излучателя меняет вектор своего направления с периодичностью 0,3-0,4 с, отклоняясь от вертикальной оси выходного сопла 5 на 30°. Способ обеспечивает интенсификацию и упрощение кондиционирования воды и водных растворов. 1 ил.

 

Способ относится к области водоподготовки и может, в частности, использоваться для кондиционирования воды и водных растворов с применением широкополосных гидроакустических источников колебаний.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что рабочая емкость заполняется водой или водным раствором, подвергается воздействию акустического поля, обеспечивающего кавитацию при пороговом значении звукового давления с попеременной подачей воздуха в резонаторные камеры излучателя для диспергирования образующихся пузырьков воздуха с характерным размером 200-300 мкм, при этом струя из выходного сопла излучателя меняет свое направление с периодичностью (0,3÷0,4) с, отклоняясь от вертикальной оси выходного сопла на 30°.

Известен способ опреснения воды комбинированным воздействием магнитного поля и ультразвука с частотой ≤100 кГц (Клейменов Э.В., Пащенко В.М., Мишина Т.О. Способ опреснения воды. Патент РФ №2120415, 1997 г.). При такой обработке внутренняя поверхность магнитов быстро покрывается солевыми отложениями, снижающими магнитную проницаемость, что приводит к снижению эффективности обработки.

Известен способ подготовки питьевой воды ультразвуком с интенсивностью (1÷70)⋅104 Вт/м2, создаваемым гидродинамическим генератором и одновременно подаваемым кислородсодержащим газом (Терехин В.П., Котляров Д.Ю. Способ подготовки питьевой воды. Патент РФ №2333156, 2008 г.). Способ трудновоспроизводим, поскольку метрологически завуалирован. Интенсивность, по определению, есть количество энергии, переносимое волной за единицу времени через единичную площадку перпендикулярную к направлению ее распространения. Интенсивность волны пропорциональна квадрату амплитуды колебаний частиц. Однако поле, создаваемое гидродинамическим генератором, характеризуется широким спектром частот и, соответственно, амплитуд колебаний частиц, поэтому параметр «интенсивность» весьма условно характеризует такое поле.

Известен также способ очистки сточных вод, включающий механическую очистку, физико-химическую очистку, отстаивание, биологическую очистку. При реализации упомянутого способа, физико-химическую очистку осуществляют посредством электрокоагуляции, совмещенной с периодическим воздействием ультразвуковыми колебаниями с частотой (20÷25) кГц и мощностью 3 Вт/см2 (Систер В.Г., Киршанкова Е.В., Цедилин А.Н. Способ очистки и обеззараживания сточных вод. Патент РФ, №2328455, 2008 г.).

Недостатками вышеприведенных способов, кроме метрологических неточностей, являются:

- невысокая степень очистки воды, содержащей повышенную концентрацию трудноокисляемых веществ;

- высокие энергозатраты;

- необходимость утилизации образующихся отходов.

Известен способ обеззараживания и очистки воды от водорослей и взвешенных веществ, заключающийся в обработке воды в главном водном резервуаре излучением бегущих гидроакустических волн звукового диапазона частот, в первом отстойнике - излучением гидроакустических волн звукового и ультразвукового диапазона частот, во втором отстойнике - излучением стоячих гидроакустических волн звукового и ультразвукового диапазона частот, в третьем отстойнике - излучением стоячих гидроакустических волн звукового и ультразвукового диапазона частот, а также в дополнительном обеззараживании воды путем ее прохождения через системы естественной аэрации воды, при этом в качестве главного водного резервуара используют реку (Бахарев С.А. Способ очистки воды от водорослей и взвешенных веществ. Патент РФ №2381181, 2008). Способ сложен в реализации.

Известен способ обработки воды и водных растворов, 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. (Зиберт Г.К., Запорожец Е.П., Способ обработки воды и водных растворов. Патент РФ №2240984, 2003 г.). Способ сложен в реализации и требует повышенных затрат энергии.

Известен способ очистки балластных вод, включающий в себя фильтрование, обеззараживание пероксидом водорода и ультразвуковой кавитацией, а также отработавшими газами ДВС или котлоагрегатов. Авторы изобретения сообщают, что при его реализации происходит комплексная очистка загрязненной воды по схеме: исходная вода предварительно освобождается от крупных фракций в самоочищающихся короткоцикловых фильтрах → смешивается с пероксидом водорода в струйном аппарате → обрабатывается ультразвуковой кавитацией → перекачивается в балластные танки или накопительные емкости, где хранится необходимое время, → перед сбросом в окружающую среду повторно доочищается путем смешения с выпускными газами ДВС или котлоагрегатов в струйном аппарате → вновь обрабатывается ультразвуковой кавитацией (Курников А.С., Мизгирев Д.С., Молочная Т.В., Валиулин С.Н. Способ очистки балластных вод. Патент РФ №2591965, 2015). Способ сложен в реализации, длителен по времени и не обеспечивает высокой степени очистки воды и водных растворов, в частности, за счет применения выхлопных газов ДВС.

Задачей настоящего изобретения является интенсификация и упрощение кондиционирования воды и водных растворов.

Поставленная задача решается последовательностью действий, включающих заполнение емкости водой или водным раствором через гидроакустический излучатель, обработкой водной среды в процессе заполнения емкости акустическим воздействием, создаваемым гидроакустическим излучателем, при пороговом значении звукового давления с попеременной подачей воздуха в резонаторы, обеспечивающей периодическое, с интервалом (0,3÷0,4) с, изменение направления струи на 30° по отношению к вертикальной оси излучателя. При этом в емкости с кондиционируемой водной средой имеет место образование и диспергирование пузырьков воздуха, характерный размер основной массы которых составляет (200÷300) мкм. При заявленном способе кондиционирования воды и водных растворов, подаваемых в емкость под давлением в 3 атм через входной патрубок гидроакустического излучателя, расположенного на дне емкости и направляющего струю жидкости вверх, эффективно удаляются газовые включения, и интенсифицируется процесс дегазации. Уменьшение размеров пузырьков до <200 мкм повышает длительность дегазации и снижает эффективность кондиционирования. При увеличении размеров пузырьков до значений >300 мкм степень дегазации падает и ухудшается качество водоподготовки.

В режиме изменения направления струи с периодичностью <0,3 с возникает неравномерность распределения пузырьков воздуха в объеме, ухудшающая эффективность процесса; при периодичности >0,4 с снижается эффективность дегазации.

Реализация изобретения осуществляется с использованием устройства, одна из возможных схем которого приведена на фиг. 1, где

1 - емкость;

2 - входной патрубок гидроакустического излучателя;

3 - резонансные камеры излучателя;

4 - электрический прерыватель воздуха;

5 - выходное сопло гидроакустического излучателя;

6 - направление акустической струи;

7 - направление акустической струи;

8 - трубопровод для слива кондиционированной воды или водного раствора;

9 - кран для регулировки скорости слива;

10 - трубопровод для слива жидкости;

11 - трубопровод для удаления газов;

Изобретение характеризуется примером, не имеющим, однако, ограничительного характера.

Пример

Исходную водную среду под давлением 3 атм подают в емкость (1) объемом 2,5 м3 через патрубок (2) гидродинамического излучателя производительностью 0,5 м3/час, установленного в дно емкости так, чтобы струя из его выходного сопла была направлена вверх, перпендикулярно дну емкости. Одновременно с подачей в излучатель воды включается электрический прерыватель воздуха (4), направляющий атмосферный воздух в резонансные камеры (3), поступающий в них за счет создающегося в этих камерах разрежения. При прохождении через излучатель исходной водной среды возникают акустические колебания с основной гармоникой, близкой к 4 кГц. На выходе гидродинамического излучателя (5) создается пульсирующее акустическое поле, с меняющимся вектором своего направления (6, 7) поочередно на 30° влево-вправо. Подаваемый воздух диспергируется на выходе сопла (5) с образованием пузырьков воздуха, основная масса которых имеет характерный размер 250 мкм. Потоки пузырьков воздуха отклоняются от перпендикуляра вместе с вектором направления акустического поля. Период попеременного отклонения потока составляет 0,35 с. В пузырьки воздуха в объеме кондиционируемой водной среды под воздействием знакопеременного давления диффундируют азотсодержащие газы, непрерывно удаляемые через трубопровод (11). Кондиционная среда непрерывно вытекает из рабочей емкости через трубопровод (8) потоком, регулируемым краном (9). После завершения процесса кондиционирования оставшаяся в емкости жидкость может быть удалена через трубопровод 10.

Химический анализ конечного продукта показал, что предлагаемый способ позволяет удалить из воды и водных растворов >70% азотсодержащих газов, сероводорода, неприятных запахов.

В результате проведенного анализа уровня техники кондиционирования воды и водных растворов в поле гидроакустических преобразователей с попеременно изменяющимся вектором направленности распространения акустического воздействия источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного устройства, не обнаружен, следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Дополнительный поиск известных решений показал, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку предложенный способ обладает оригинальным комплексом свойств, обеспечивающих интенсификацию процессов кондиционирования воды и водных растворов. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в изложенной формуле изобретения, нет препятствий при его реализации с получением вышеуказанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Предлагаемый способ создает необходимое разнообразие, обеспечивая возможность оптимального выбора средств для решения конкретных задач, направленных на кондиционирование воды и водных растворов.

Способ кондиционирования воды и водных растворов, отличающийся тем, что рабочая емкость заполняется водой или водным раствором, при этом подвергается воздействию акустического поля, обеспечивающего кавитацию при пороговом значении звукового давления с попеременной подачей воздуха в резонаторные камеры излучателя для диспергирования образующихся пузырьков воздуха с характерным размером 200-300 мкм, при этом струя из выходного сопла излучателя меняет вектор своего направления с периодичностью 0,3-0,4 с, отклоняясь от вертикальной оси выходного сопла на 30°.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области санитарно-технических устройств. Насадка содержит входные и выходные каналы, кран, на обоих концах которого имеются внутренние резьбы для прикручивания к водопроводному гусаку, имеющему на конце наружную резьбу, и вкручивания рассеивателя воды, или втулку-насадку для водопроводного гусака без наружной резьбы на его конце.

Изобретение может быть использовано для опреснения морских, минерализованных и загрязненных вод. Гелиодистиллятор содержит корпус с прозрачным покрытием 1 и дном 2, размещенный на плавающей платформе 3, конденсатор 8, зачерненные жгуты 5 из гидрофильного материала, прикрепленные внутри корпуса к подвесам 6 и проходящие наружу дна 2 корпуса до уровня воды через герметично закрепленные на дне трубки 7.

Изобретение относится к дистилляции морских, загрязненных или минерализованных вод посредством солнечной энергии. Солнечный опреснитель содержит заполненную жидкостью емкость 1 с оптически прозрачной крышкой 2, теплоприемник 3, выполненный в виде полого металлического стержня, погруженного в жидкость и оснащенного поглощающей излучение головкой 4, расположенной в зоне фокуса линзы 5.

Изобретение может быть использовано в нефтехимической промышленности для обезвреживания сточных вод производства акриловой кислоты, содержащих медь. Способ включает обработку сточных вод сернисто-щелочным стоком с добавлением коагулянта и последующее отделение образующегося осадка.

Изобретение относится к устройствам для удаления растворенных газов из жидкости и может быть использовано в энергетике для деаэрации воды. Предложено два варианта устройства, которое в первом варианте включает пленочную колонну с верхней и нижней тепломассообменными секциями, струйный эжектор, сепаратор и насосы.

Изобретение может быть использовано в цветной металлургии, золотодобывающей промышленности, гальваническом производстве. Способ регенерации свободного цианида из технологических растворов, содержащих цианиды и тяжелые металлы, включает реагентную обработку растворов в кислой среде сульфид-ионом, или гидросульфид-ионом, или минеральной кислотой.

Изобретение может быть использовано в горнодобывающей отрасли, золотодобывающей промышленности и на предприятиях цветной металлургии для регенерации свободного цианида из вод и пульп, содержащих тиоцианаты, а также для их очистки от этих соединений.
Изобретение относится к области водоочистки и может быть использовано для очистки природных вод на фильтрах с зернистой загрузкой для хозяйственно-питьевого, промышленного и сельскохозяйственного водоснабжения, а также для очистки сточных вод.
Изобретение относится к способам и системам для обработки пластовой воды, связанной с бурением, перекачкой и добычей газа и нефти, или других промышленных водных текучих сред.
Изобретение относится к очистке производственно-дождевых сточных вод. Установка очистки сточных вод содержит накопительную емкость 1 с вводом сточных вод и средством аэрации потока сточных вод, соединенную с блоком 2 разделения стоков, и перекачивающие насосы 3, 4, 5.

Изобретение относится к двум вариантам способа получения метана. Один из вариантов включает в себя приведение в контакт водной текучей среды, содержащей по меньшей мере одно нежелательное составляющее, с гетерогенным катализатором при давлении от приблизительно 20 атм до приблизительно 240 атм и температуре от 150°C до приблизительно 373°C для гидролиза по меньшей мере одного нежелательного составляющего в текучей среде и генерирования количества метана, причем гетерогенный катализатор содержит элемент, выбранный из группы, состоящей из рутения, никеля, кобальта, железа и их сочетаний, и твердую подложку, выбранную из группы, состоящей из оксида алюминия, диоксида кремния и карбида. Предлагаемое изобретение позволяет удалять из обрабатываемых вод кинетические ингибиторы гидратов и гидролизованный полиакриламид. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 табл., 4 пр., 1 ил.

Изобретение относится к способу и устройству управления подачей воды в водоочистительной установке и может быть использовано в водоочистке для получения воды с различными свойствами. Способ управления подачей воды включает следующие этапы: определяют, размещена ли какая-либо емкость в зоне сбора воды в водоочистительной установке 101; есть ли содержимое в емкости 102; получают информацию о распознавании емкости и определяют информацию о категории емкости 103а на основании информации о распознавании; определяют информацию о типе подачи воды 104а, соответствующем емкости, в качестве информации об эталонном типе подачи воды на основе информации о категории емкости; получают информацию о содержимом емкости и определяют информацию о категории содержимого; определяют информацию о типе подачи воды 104b, соответствующем содержимому, в качестве информации об эталонном типе подачи воды на основе информации о категории содержимого; определяют информацию о соответствующей линии подачи воды 105 в соответствии с информацией об эталонном типе подачи воды; в соответствии с информацией о линии подачи воды управляют водоочистительной установкой для подачи воды по соответствующей линии подачи воды 106. Устройство управления подачей воды в водоочистительной установке содержит первый и второй блоки оценки, первый и второй блоки сбора данных, первый и второй блоки распознавания, первый, второй и третий блоки определения, а также блок управления, выполненный с возможностью управления водоочистительной установкой для подачи воды по соответствующей линии подачи воды на основе информации о линии подачи воды. Кроме того, устройство управления подачей воды может содержать процессор и запоминающее устройство. Изобретение позволяет повысить эффективность использования водоочистительной установки. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 15 ил.
Изобретение относится к области разделения эмульсий фильтрацией, в частности к области очистки жидкостей от маслонефтепродуктов и органических веществ, и может быть использовано в нефтедобывающей, химической, нефтехимической, пищевой, фармацевтической, машиностроительной и других отраслях промышленности, а также в системах очистки сточных вод. Аппарат для разделения эмульсий содержит корпус с фильтрующей загрузкой. В качестве фильтрующей загрузки используют открытопористые гранулы. Открытые поры гранул обладают капиллярным эффектом по отношению к дисперсионной среде. Часть поверхности гранул выполнена несмачиваемой для дисперсной фазы. Несмачиваемость поверхности гранул дисперсной фазой обеспечивается путем предварительной пропитки поверхности дисперсионной средой. В ходе фильтрации в пирамидоподобных полостях между гранулами скорость потока резко снижается и дисперсная фаза начинает оседать на выступах поверхности гранул, постепенно заполняя эти полости полностью. При обратной промывке гранулы смещаются, пространственная структура полостей разрушается, а дисперсная фаза, накопленная в пирамидоподобных полостях и на поверхности гранул, уносится промывочной жидкостью. Технический результат: повышение эффективности работы аппарата, его эксплуатационных характеристик. 6 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к установкам для обессоливания морской воды (опреснительным установкам). Предлагаемая опреснительная установка имеет по меньшей мере две емкости, которые заполняют паром. Термосжатие пара в этих паровых емкостях производится с помощью электронагревателей. Сжатый пар направляют в испарительную установку периодически из первой и второй паровых емкостей. Отвод оставшегося пара из емкостей производят в трубопроводе подачи пара низкого давления, используя теплоту этого пара для нагрева морской воды. Управляющей системой с помощью запорных органов регулируют подачу, вывод и отвод пара из паровых емкостей. Технический результат заключается в улучшении эксплуатационных характеристик опреснительной установки. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Способ относится к области водоподготовки и может использоваться для кондиционирования воды и водных растворов с применением широкополосных гидроакустических источников колебаний. Рабочую емкость 1 заполняют водой или водным раствором и подвергают воздействию акустического поля, обеспечивающего кавитацию при пороговом значении звукового давления с попеременной подачей воздуха в резонаторные камеры 3 излучателя для диспергирования. Образуются пузырьки воздуха с характерным размером 200-300 мкм, при этом струя из выходного сопла 5 излучателя меняет вектор своего направления с периодичностью 0,3-0,4 с, отклоняясь от вертикальной оси выходного сопла 5 на 30°. Способ обеспечивает интенсификацию и упрощение кондиционирования воды и водных растворов. 1 ил.

Наверх