бактерицидный аппарат для обеззараживания воды на подводных обитаемых объектах

Формула изобретения

1. Бактерицидный аппарат для обеззараживания воды на подводных обитаемых объектах, содержащий корпус с патрубками для подвода и отвода воды, разделенный на камеру облучения с расположенными в ее полости бактерицидными ультрафиолетовыми лампами и завихрителями потока воды и камеру осветления с установленными внутри нее фильтровальными патронами, отличающийся тем, что камера облучения выполнена в виде U-образной трубы, в каждой из боковых секций которой коаксиально установлены ультрафиолетовая лампа и завихритель потока воды, а патрубки подвода и отвода воды отстоят от верхних кромок боковых секций на расстоянии H>d/2, где d - внутренний диаметр патрубка, при этом камера осветления закреплена между боковыми секциями U-образной трубы и гидравлически соединена с одной из боковых секций.

2. Бактерицидный аппарат по п.1, отличающийся тем, что завихритель потока воды выполнен, например, в виде диска с наклонными относительно оси диска сквозными отверстиями, причем диски размещены зеркально по отношению друг к другу.

3. Бактерицидный аппарат по пп.1 и 2, отличающийся тем, что фильтровальные патроны выполнены из упругодеформируемого микропористого материала, например, из полимерных витых волокон.

Описание изобретения к патенту

Заявляемое техническое решение относится к технологии водоподготовки и может быть применено на подводных обитаемых объектах (батискафах, подводных станциях и т.п.), а также в береговых условиях, где предъявляются повышенные требования к компактности оборудования, его надежности и виброшумовым характеристикам.

Известны устройства для обеззараживания воды методом ультрафиолетового (УФ) облучения - бактерицидные аппараты, предназначенные для обеззараживания питьевой воды (1).

Недостатком известных аппаратов является низкое качество очистки воды из-за отсутствия в составе аппарата средств предварительного осветления (предочистки), а также увеличенные массогабаритные характеристики, обусловленные использованием длинномерных источников УФ-излучения.

Перечисленные недостатки известного устройства частично устранены в другом известном устройстве - фильтре для осветления и обеззараживания жидкостей (2). Это устройство содержит корпус с патрубками для подвода и отвода воды, разделенный на камеру облучения с расположенными в ее полости бактерицидными УФ-лампами и камеру осветления воды с установленными внутри нее фильтровальными патронами. Обрабатываемая вода сначала проходит камеру осветления, а затем - камеру облучения, что обеспечивает более высокий результат очистки воды.

Недостатками известного фильтра являются:

- недостаточная степень обеззараживания воды;

- повышенные для ряда условий эксплуатации виброшумовые характеристики (ВШХ).

Известно также устройство (“Станция водоподготовки”), включающее корпус с патрубками для подвода и отвода воды, камеру облучения с установленными коаксиально в ее полости бактерицидными УФ-лампами, фильтровальными патронами и завихрителями потока воды (3).

Недостатки, присущие данному устройству, следующие:

- громоздкость конструкции из-за наличия в ее составе засыпного фильтра;

- недостаточное качество обеззараживания воды из-за одноступенчатой обработки УФ-лучами;

- повышенные виброшумовые характеристики из-за отсутствия гасителей вибрации.

Описанная станция водоподготовки принята за прототип заявляемого технического решения, которое направлено на обеспечение компактности устройства, повышение качества очистки воды, в частности, в отношении обеззараживания, снижение виброшумовых характеристик оборудования водоочистки.

Указанный технический результат достигается тем, что камера облучения выполнена в виде U-образной трубы, в каждой боковой секции которой коаксиально установлены УФ-лампа и завихритель потока воды; патрубки подвода и отвода воды отстоят от верхних кромок боковых секций на расстоянии H>d/2, где d - внутренний диаметр патрубка, а камера осветления закреплена между боковыми секциями U-образной трубы и гидравлически соединена с одной из боковых секций. Кроме того, завихритель потока выполнен, например, в виде диска с наклонными относительно оси диска сквозными отверстиями, причем диски в каждой из камер размещены зеркально по отношению друг к другу, а фильтровальные патроны выполнены из упругодеформируемого микропористого материала, например из полимерных витых волокон толщиной 15...20 мкм.

Бактерицидный аппарат для обеззараживания воды на подводных обитаемых объектах (далее по тексту - аппарат) показан на рисунках:

фиг.1 - общий вид аппарата;

фиг.2 - завихритель потока для левой боковой секции;

фиг.3 - то же, для правой боковой секции;

фиг.4 - завихритель потока (разрез А-А);

фиг.5 - вид I (боковая секция в районе входа воды);

фиг.6 - схема УФ-лучей в горизонтальной секции камеры облучения;

фиг.7 - вид II (камера осветления в районе входа воды);

фиг.7а - стенка фильтровального патрона до деформации под воздействием внешнего импульсного давления Р;

фиг.7б - стенка фильтровального патрона в упругодеформированном состоянии;

фиг.7в - стенка фильтровального патрона после деформации (P₁ - давление упругой релаксации)

Аппарат (фиг.1) представляет собой корпус, содержащий патрубки для подвода и отвода воды, камеру облучения с коаксиально установленными в ней бактерицидными УФ-лампами и завихрителями потока воды и камеру осветления с размещенными в ней фильтровальными патронами. Камера облучения выполнена в виде U-образной трубы 1 с боковыми цилиндрическими секциями 2 и 3, соединенными между собой горизонтальной секцией 4. В каждой полости секций 2 и 3 коаксиально размещена бактерицидная ультрафиолетовая лампа 5, защищенная кварцевым чехлом 6 и завихритель потока, установленный в зоне соединения боковых секций 2 и 3 с горизонтальной секцией 4. Завихрители потока 7 и 8 (фиг.4) выполнены, например, в виде дисков с наклонными относительно оси диска сквозными отверстиями 9. Диски 7 и 8 установлены зеркально относительно друг друга (фиг.2 и 3). В зазоре между боковыми секциями 2 и 3 U-образной трубы закреплена камера осветления 14, в полости которой размещены фильтровальные патроны 15, стянутые между собой в виде “свечи” с помощью перфорированной полой стяжки 16 (фиг.7). Патроны 15 выполнены с возможностью упругой деформации под действием внешнего импульсного давления Р (фиг.7, а, б, в). На корпусе камеры осветления 14 предусмотрен патрубок 17 для входа исходной воды в аппарат. Полость камеры 14 с помощью коллектора 18 гидравлически соединена с одной из боковых секций (на фиг.1 - с секцией 1). Патрубки входа 10 (фиг.5) и выхода 11 воды (фиг.1) отстоят от верхней кромки боковой секции на расстоянии H>d/2, где d - внутренний диаметр патрубка. Все три секции (2, 3, 14) сверху закрыты съемными крышками 19, 20, 21, причем на крышках 19 и 20 предусмотрены электрические выводы 22 для подключения УФ-ламп к щиту управления и электропитания.

Аппарат работает следующим образом. Исходная вода подается в камеру осветления через патрубок 17 после включения УФ-ламп.

В условиях подводного обитаемого объекта аппарат устанавливают сразу же за средством нагнетания (за центробежным или плунжерным насосом, за гидрофором и т.п.). При этом средства нагнетания воды, как правило, являются источником высокочастотной или низкочастотной вибрации, воздействующей на аппарат. В результате пульсирующих динамических усилий Р (фиг.7) фильтровальные патроны упруго деформируются и гасят энергию вибрации, т.е. патроны работают как демпфер. Проходя через стенки патронов, вода одновременно очищается от высокодисперсных примесей, а затем по коллектору 18 подается в полость секции 2, где начинается процесс ее обеззараживания УФ-лучами (“ближним” УФ-светом). Завихрители потока 7 и 8 обеспечивают движение воды вокруг кварцевого чехла 6 по спиральной траектории. Через наклонные отверстия 9 завихрителей 7 и 8 УФ-лучи из боковых секций проходят в горизонтальную секцию 4 и благодаря зеркальному расположению дисков 7 и 8 обеспечивают перекрестное многолучевое освещение полости секции 4 “дальним” УФ-светом (фиг.6). В верхней части камеры облучения образуется своеобразный “воздушный колокол” 12, т.е. пространство, заполненное воздухом выше кромки патрубка. Воздействие УФ-лучей 13 на кислород воздуха приводит к образованию молекул озона, который уносится потоком воды и совместно с УФ-лучами способствует качественному обеззараживанию воды по принципу “синергидного эффекта” (УФ-лучи+озон). Обновление воздушной массы в “колоколе” 12 происходит непрерывно при входе новых порций воды в камеру облучения - за счет деаэрации.

Озон, образующийся в зоне воздушного колокола 12, растворяется в потоке воды и также участвует в процессе обеззараживания по принципу “синергетики”.

Далее по ходу движения вода попадает в горизонтальную секцию, где процесс обеззараживания продолжается за счет “дальнего” УФ-света, протекающего через сквозные отверстия в завихрителях 7 и 8. Перекрестное за счет зеркальной ориентации завихрителей направление УФ-лучей способствует максимальной утилизации “дальнего” УФ-света.

В боковой секции 3 процесс обеззараживания завершается с использованием всех описанных выше эффектов.

Обработанная вода через патрубок 11 отводится из аппарата к потребителю.

Таким образом, описанное устройство реализует следующие преимущества:

1) Повышение качества очистки воды за счет интенсификации процесса обеззараживания путем утилизации “дальнего” УФ-света и использования трехступенчатой обработки УФ-лучами.

2) Снижение виброшумовых характеристик оборудования за счет использования жестко связанных с корпусом упругодеформируемых микропористых фильтровальных патронов, работающих как гасители пульсаций.

3) Уменьшение габаритов и массы аппарата за счет размещения камеры осветления в зазоре между боковыми секциями камеры облучения.

Все перечисленные признаки описанного устройства являются существенными, поскольку в совокупности обеспечивают достижение поставленной задачи.

Использованные источники

1. Соколов В.Ф. “Обеззараживание воды бактерицидными лучами”. Стройиздат, М., 1964.

2. А.с. 482178 “Патронный фильтр для осветления и обеззараживания жидкостей”, 1973 г.

3. Полезная модель 20084 “Станция водоподготовки”, 2000 г.