установка для обеззараживания и обезвреживания воды и/или ее смеси с органическими и минеральными веществами (варианты)

Формула изобретения

1. Установка для обеззараживания и обезвреживания воды и/или ее смеси с органическими и минеральными веществами, выполненная в виде вихревой камеры, содержащей цилиндрический полый корпус с крышкой и дном, на боковой цилиндрической стенке которого выполнено, по меньшей мере, одно тангенциальное входное отверстие для обрабатываемого вещества, а в центральной части дна - выходное отверстие, при этом в крышке закреплен, по крайней мере, один игольчатый электрод, а дно корпуса представляет собой второй электрод.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что при закреплении в крышке вихревой камеры одного игольчатого электрода он установлен над выходным отверстием дна корпуса.

3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что на боковой стенке корпуса с противоположных сторон выполнено два тангенциальных входных отверстия.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что при закреплении в крышке вихревой камеры нескольких игольчатых электродов расстояние между ними выбрано из условия обеспечения возможности частичного наложения зон их воздействия на обрабатываемый материал.

5. Установка для обеззараживания и обезвреживания воды и/или ее смеси с органическими и минеральными веществами, содержащая цилиндрический полый корпус с крышкой и дном, разделенный перегородкой на две вихревые камеры, сообщающиеся между собой через образованное в центральной части перегородки отверстие, при этом на боковой цилиндрической стенке первой камеры выполнено, по меньшей мере, одно тангенциальное входное отверстие для обрабатываемого вещества, а на боковой цилиндрической стенке второй камеры выполнено тангенциальное выходное отверстие, при этом в крышке первой камеры закреплен, по крайней мере, один игольчатый электрод, а перегородка представляет собой второй электрод.

6. Установка по п.5, отличающаяся тем, что при закреплении в крышке первой вихревой камеры одного игольчатого электрода он установлен над отверстием перегородки.

7. Установка по п.5 или 6, отличающаяся тем, что на боковой стенке первой камеры с противоположных сторон выполнено два тангенциальных входных отверстия.

8. Установка по п.5, отличающаяся тем, что площадь поперечного сечения выходного отверстия выбрана не меньшей площади поперечного сечения входного отверстия.

9. Установка по п.5, отличающаяся тем, что при закреплении в крышке первой вихревой камеры нескольких игольчатых электродов расстояние между ними выбрано из условия обеспечения возможности частичного наложения зон их воздействия на обрабатываемый материал.

Описание изобретения к патенту

Группа изобретений относится к вариантам установки, предназначенной для обработки жидких сред с использованием электрогидравлического эффекта с целью преобразования воды или смешанных с ней любых органических и минеральных веществ в экологически чистые полезные продукты.

Известен электрогидравлический способ обработки диэлектрической жидкости с целью обеззараживания, заключающийся в том, что в подлежащую обработке жидкость вводят электроды, подключенные к генератору импульсов тока, при включении которого в жидкости между электродами происходит высоковольтный электрический разряд, вызывающий ударную волну, которая, распространяясь по объему жидкости, вызывает деструкцию находящихся в ней микроорганизмов и яиц гельминтов (US 3402120, кл. 204-323, опубликован 17.09.1968).

Также известен способ обработки водных растворов, в котором с целью повышения степени обеззараживания и дегельминтизации вышеописанный процесс осуществляют при частоте следования импульсов 5-6 Гц (SU 565887, кл. С02С 5/00, опубликован 21.07.1977).

Для повышения энергетической эффективности обработки водных растворов в известном решении наряду с вышеописанными способами водный раствор вращают в межэлектродном пространстве (RU 2178390 С2, кл. С02F 1/48, опубликован 2002.01.20).

Кроме того, известна установка для обеззараживания воды, содержащая корпус, на боковой поверхности которого тангенциально закреплены входной и выходной патрубки, оси которых смещены относительно продольной оси корпуса. Входящий поток воды омывает блок биполярных серебряных электродов. В нижней части корпуса установлена радиальная турбинка. В корпусе размещена заключенная в кварцевый чехол бактерицидная лампа (RU 2294315 С2, кл. C02F 1/32, опубликован 2007.02.27).

Известная установка имеет повышенные габариты вследствие большого количества составляющих ее элементов.

Также известно устройство для дезодорации и бактерицидной обработки воздуха в электрическом разряде, содержащее корпус - улитку, имеющий два боковых входных отверстия и единый воздуховодный канал, формирующий выходной поток. Одно из входных отверстий корпуса имеет технологические приливы, в которых закреплена пара подключенных к униполярному источнику высокого напряжения высоковольтных электродов игольчатого типа, имеющих отрицательную полярность, и пара заземленных токосъемных электродов ножевого типа. Устройство снабжено электродвигателем, на вал которого насажен хвостовик крыльчатки радиального вентилятора, которая располагается в корпусе - улитке. Подвижный электрод выполнен в виде плоского металлического диска, закрепленного в хвостовике на оси колеса крыльчатки вентилятора (RU 2116244 С1, кл. С01В 13/11, опубликован 1998.07.27).

Технический результат для обоих вариантов изобретения состоит в повышении эффективности обеззараживания обрабатываемого вещества, в частности практически 100% уничтожения в нем яиц гельминтов и кишечной палочки. Кроме того, предложенные варианты конструкций установки позволяют увеличить пропускную способность обрабатываемого вещества, снизить потребляемую ими электроэнергию и обеспечить возможность вывода из обрабатываемого вещества тяжелых металлов.

Согласно первому варианту изобретения установка для обеззараживания и обезвреживания воды и/или ее смеси с органическими и минеральными веществами выполнена в виде вихревой камеры, представляющей собой цилиндрический полый корпус с крышкой и дном. На боковой цилиндрической стенке корпуса выполнено по меньшей мере одно тангенциальное входное отверстие для обрабатываемого вещества, а в центральной части дна - выходное отверстие. В крышке образовано по крайней мере одно отверстие для прохождения через него и закрепления в крышке по крайней мере одного игольчатого электрода, а дно корпуса представляет собой второй электрод.

Игольчатый электрод (если он один) установлен над выходным отверстием дна корпуса.

В преимущественном варианте изобретения на боковой стенке корпуса с противоположных сторон выполнено два тангенциальных входных отверстия.

В варианте установки, когда она имеет больше одного игольчатого электрода, расстояние между этими электродами выбирается из условия обеспечения возможности частичного наложения зон их воздействия на обрабатываемый материал.

Согласно второму варианту изобретения установка для обеззараживания и обезвреживания воды и/или ее смеси с органическими и минеральными веществами содержит цилиндрический полый корпус с крышкой и дном, разделенный перегородкой на две вихревые камеры, сообщающиеся между собой через образованное в центральной части перегородки отверстие. На боковой цилиндрической стенке первой камеры выполнено по меньшей мере одно тангенциальное входное отверстие для обрабатываемого вещества, а на боковой цилиндрической стенке второй камеры выполнено тангенциальное выходное отверстие. В крышке первой камеры образовано по крайней мере одно отверстие для прохождения через него и закрепления в крышке по крайней мере одного игольчатого электрода, а перегородка представляет собой второй электрод.

Игольчатый электрод (если он один) установлен над отверстием перегородки.

В преимущественном варианте изобретения на боковой стенке первой камеры с противоположных сторон выполнено два тангенциальных входных отверстия.

Площадь поперечного сечения выходного отверстия выбрана не меньшей площади поперечного сечения входного отверстия.

В варианте установки, когда она имеет больше одного игольчатого электрода, расстояние между этими электродами выбрано из условия обеспечения возможности частичного наложения зон их воздействия на обрабатываемый материал.

Предложенные варианты установки (агрегата с электрогидравлическим эффектом (ЭГЭ) с вихревым реактором) позволяют обеззараживать (уничтожать патогенные бактерии) и обезвреживать (выводят тяжелые металлы) обрабатываемое вещество в едином технологическом цикле, в котором создается широкий спектр эффектов, воздействующих на всю массу обрабатываемого вещества высоковольтным разрядом (гидромолнией).

Изобретение поясняется чертежом, на фиг.1 которого схематично изображен преимущественный второй (двухкамерный) вариант предложенной установки.

Представленная на чертеже установка 1 в сборе состоит из стального цилиндрического корпуса, образующего верхнюю 2 и нижнюю 3 камеры, разделенные перегородкой 4, в центральной части которой образовано небольшое по диаметру отверстие 5, предназначенное для выхода обработанного в камере 2 вещества в камеру 3. В боковой стенке верхней камеры 2 с разных сторон выполнены два тангенциальных входа 6 и 7, а в боковой стенке нижней камеры выполнен тангенциальный выход 8. В крышке 9 верхней камеры образовано по меньшей мере одно отверстие для прохождения через него в камеру 2 электрода 10 игольчатого типа. Вторым электродом служит перегородка (диафрагма) 4 корпуса установки.

От высоковольтного генератора импульсного тока к электродам 10 и 4 вихревой камеры подводят напряжение в несколько киловольт, в результате чего между указанными электродами проскакивает электрическая искра (гидромолния) с частотой от нескольких сот герц до нескольких килогерц, что зависит от скорости протекания обрабатываемых веществ, их концентрации и вязкости. Эта гидромолния образует множественные экстремальные факторы воздействия на обрабатываемые вещества, а именно:

- высокие и сверхвысокие импульсные гидравлические давления, приводящие к появлению ударных волн со звуковой и сверхзвуковой скоростями;

- значительные импульсные перемещения объемов жидкостей, совершающиеся со скоростями, достигающими сотен метров в секунду;

- возникающие мощные кавитационные процессы;

- инфра- и ультразвуковые излучения;

- механические резонансные явления с амплитудами, позволяющими проводить взаимное отслаивание многокомпонентных тел друг от друга и добиваться мелкодисперсного измельчения;

- мощные электромагнитные поля (в десятки тысяч эрстед);

- интенсивные импульсные световые, тепловые и ультрафиолетовые излучения;

- многократная ионизация соединений и элементов, содержащихся в жидкости;

- дезодорация обрабатываемого вещества.

Вода, при ее обработке в предложенной установке, становится активным растворителем, вмещающим в свои межатомные пространства в молекулах множества упрощенных химических структур разнообразных веществ, масса которых может во много раз превосходить массу самой воды.

Эти свойства у воды появляются как следствие ее энергетической накачки электроимпульсной гидромолнией. После прекращения накачки энергии, вода постепенно теряет возможность вмещать в себя минеральную массу в больших количествах. Эти соединения в течение 20-30 минут в результате отстаивания выпадают в осадок, что позволяет с помощью вышеуказанного процесса выводить минеральные соединения, в том числе тяжелые металлы, из обрабатываемых веществ, то есть обезвреживать их.

Предложенная установка, выполненная в виде вихревого генератора, позволяет активно перемешивать обрабатываемые органические вещества, имеющие, как правило, длинноволокнистую мягкую структуру. Это устройство позволяет обработать практически каждую частицу органического вещества. Обработка осуществляется высоковольтным импульсным разрядом (гидромолнией) при прохождении массы обрабатываемого вещества через малое выходное (для первого варианта установки) и переходное (для второго варианта установки) отверстие и попадание его в зону действия электроимпульсного разряда.

Кроме того, преимущество использования предложенной конструкции заключается в значительном увеличении ее пропускной способности по сравнению с ныне действующими агрегатами ЭГЭ, а именно: от 10 до 50 м³ обрабатываемого вещества в час и более.

Использование современной электронной базы элементов позволяет снизить энергозатраты установки. Они составляют от 5 до 30 квт. в час в зависимости от пропускной способности агрегата ЭГЭ.

В результате обработки в агрегате ЭГЭ органические вещества обеззараживаются, в них погибают все болезнетворные и гнилостные бактерии, а также яйца гельминтов. Сами же обработанные вещества меняют свои физические и химические структуры и свойства (из них выводятся тяжелые металлы) и преобразуются в органическое вещество, близкое по свойствам к природному компосту, но которому не требуются, как при традиционном способе от 4 до 6 месяцев вылеживания. Этот компост можно использовать как отсыпные грунты или засеивать технологическими дождевыми червями для последующего получения биогумуса с возможным дражированием семян сельскохозяйственных и/или садовых растений.

Излишнего дождевого червя, который при оптимальных условиях, размножаясь, увеличивается в массе от 700 до 1000 раз в течение года, можно использовать, выделив из него накопившиеся тяжелые металлы (если они там есть) путем обработки в предложенном агрегате, для получения экологически чистых высококачественных белковых (мясных) кормов, например, для звероводческих хозяйств, домашних и сельскохозяйственных животных, рыбы и птиц.

Предложенными установками можно оборудовать предприятия городского коммунального хозяйства (на очистных сооружениях Водоканала и Водостока и на предприятиях Зеленхоза, перерабатывая листовой опад), а также предприятия сельского хозяйства, такие, например, как: птицефабрики, фермы крупного и мелкого скота, в т.ч. свинофермы, навоз которых наиболее токсичен, звероводческие и рыбоводческие хозяйства для приготовления витаминизированных, высококалорийных кормов и/или белковой муки.

Предложенные варианты установок могут также входить в состав модульной технологической линии по переработке органических отходов, к которым может относиться не только навоз, помет и фекалии, сточные и канализационные воды, но и растительная органика, а также отходы и испорченные сельскохозяйственные и пищевые продукты, тушки животных, опилки, в т.ч. хвойных пород, твердые бытовые отходы (ТБО), бумажная и картонная тара, вышедшие из употребления бумажные денежные купюры и другая печатная продукция, с выделением из нее токсичных веществ и тяжелых металлов. Эти установки могут быть использованы для очищения почв от загрязнений нефтепродуктами как в стационарном, так и в мобильном вариантах.

Для этого в состав технологической линии может быть включено дополнительное оборудование, такое, например, как: дробилки, электростатические сепараторы, дражираторы, а также отстойники и устройства для уменьшения влажности полученного компоста и др.