Спосіб обробки води

Реферат: Винахід стосується способу обробки води і водних систем і може бути використаний в галузях промислової і комунальної енергетики, в харчовій, медичній, хімічній та інших галузях промисловості. В потоці води створюють порожнину шляхом подачі у воду газового середовища під тиском 0,051 ата, після чого воду при довільній температурі обробляють UA 114374 C2 (12) UA 114374 C2 одночасно як високочастотними гідродинамічними коливаннями з частотою 10030000 Гц і напругою зсуву не менше 6 Па, так і акустичними хвилями з частотою не нижче 500 Гц, та диспергують в області зниженого тиску в режимі неперервної рециркуляції потоку з кратністю К8 в контурі "генератор високочастотних гідродинамічних коливань і акустичних хвиль - камера розпилювання". При цьому час проходження потоку від генератора високочастотних гідродинамічних коливань і акустичних хвиль до камери розпилювання становить від 0 до 0,05 секунди. Винахід забезпечує отримання необхідного значення водневого показника, окисновідновного потенціалу, жорсткості, лужності, вмісту іонів розчинених солей і металів у воді, підвищення ефективності обробки та її продуктивності. UA 114374 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до способів обробки води і водних систем і призначений для використання в галузях промислової і комунальної енергетики, в харчовій, хімічній та інших галузях промисловості. Відомі способи для нейтралізації водних систем передбачають введення в рідину хімічних реагентів для нейтралізації кислих (лужних) компонентів або їх вилучення за допомогою фізичних методів впливу на рідину (декарбонізація) (патенти РФ № 2177448, № 2151951, № 2177450). Відомі аналоги - способи нейтралізації стоків і очищення води від газів (патенти РФ № 2129993, № 2084407), у яких коректування водневого показника води здійснюється шляхом хімічних взаємодій. Недоліками цих способів є те, що при введенні хімічних реагентів утворюються сторонні продукти реакції, які спричиняють утворення осаду, можуть забруднювати оточуюче середовище, а у випадку нейтралізації кислого конденсату роблять неможливим його повторне використання для технологічних потреб. Застосування фізичних методів впливу на рідину (декарбонізація та ін.) потребують досить високих питомих витрат енергії і матеріалів, а також характеризуються досить великими габаритами. Найбільш близьким аналогом до заявленого способу, вибраним як прототип, є спосіб обробки води (патент UA 108572, C02F 1/66, опублікований 12.05.2015), що передбачає корекцію величини водневого показника шляхом обробки потоку води при довільній температурі високочастотними гідродинамічними коливаннями з частотою не менше 3000 Гц та з напругою зсуву не менше 6 Па з наступним диспергуванням в області зниженого тиску до 0,05 ат і направленням на рециркуляцію до досягнення заданої величини водневого показника. Недоліком цього способу є те, що потік води або його частину після обробки високочастотними гідродинамічними коливаннями і подальшого диспергування подають на рециркуляцію, що знижує продуктивність установки. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення способу обробки води шляхом одночасної обробки потоку води високочастотними гідродинамічними коливаннями та акустичними хвилями, що забезпечить одержання необхідного значення водневого показника, величини окисно-відновного потенціалу, жорсткості, лужності, вмісту іонів розчинних солей і металів у воді, підвищить ефективність обробки та її продуктивність. Поставлена задача вирішується тим, що в способі обробки води, що передбачає обробку потоку води при довільній температурі високочастотними гідродинамічними коливаннями і напругою зсуву не менше 6 Па з наступним диспергуванням в області зниженого тиску до 0,05 ат, згідно з винаходом, в потоці води створюють порожнину шляхом подачі у воду газового середовища під тиском 0,051 ата, після чого воду обробляють одночасно як високочастотними гідродинамічними коливаннями з частотою 100030000 Гц, так і акустичними хвилями з частотою не нижче 500 Гц, та диспергують в режимі неперервної рециркуляції потоку з кратністю К8 в контурі "генератор високочастотних гідродинамічних коливань і акустичних хвиль - камера розпилювання", при цьому час проходження потоку від генератора високочастотних гідродинамічних коливань і акустичних хвиль до камери розпилювання становить від 0 до 0,05 секунди. Створення газової порожнини в потоці води за рахунок надходження газового середовища забезпечує зниження напору потоку і створює передумови для виникнення розвиненої кавітації. При обробці потоку високочастотними гідродинамічними коливаннями відбувається коалесценція стабільних мікро- і нанорозмірних бульбашок в рідині, руйнування іонних оболонок, перерозподіл і руйнування водневих зв'язків, ініціювання і прискорення перебігу різноманітних фізико-хімічних процесів і перетворень. Одночасна обробка потоку акустичними хвилями разом з високочастотними гідродинамічними коливаннями забезпечує інтенсифікацію процесу. Диспергування водного потоку в область зниженого тиску дозволяє здійснювати інтенсивну дегазацію рідини і вилучати леткі компоненти. Час проходження потоку від генератора високочастотних гідродинамічних коливань і акустичних хвиль до камери розпилювання, що становить від 0 до 0,05 секунди, запобігає повторному розчиненню виділеної у вигляді бульбашок газової фази в рідині. Обробка води в режимі неперервної рециркуляції потоку з кратністю К8 в контурі "генератор високочастотних гідродинамічних коливань і акустичних хвиль - камера розпилювання" підвищує продуктивність обробки. Заявлений спосіб здійснюється таким чином. Перед обробкою неперервного потоку води довільної температури в ньому створюють порожнину шляхом подачі газового середовища під тиском 0,051 ата, після чого потік води надходить в генератор високочастотних гідродинамічних коливань і акустичних хвиль де 1 UA 114374 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 відбувається одночасна обробка гідродинамічними коливаннями з частотою 100030000 Гц і акустичними хвилями з частотою не нижче 500 Гц, а потім через 00,05 с воду подають в камеру розпилювання, де відбувається її диспергування під тиском до 0,05 ата. Далі потік води подається на повторну обробку, утворюючи контур рециркуляції. Подачу води на обробку і відведення обробленої води здійснюють окремими потоками однакової масової витрати на вході і виході контуру рециркуляції при кратності рециркуляції К8. Приклад 1 Перед обробкою в неперервному потоці конденсату продуктів згоряння природного газу водогрійного газового котла з рН=4,7 при температурі 15 °C створювали порожнину шляхом подачі повітря під тиском 0,08 ата, після чого подавали в генератор високочастотних гідродинамічних коливань і акустичних хвиль, де відбувалася одночасна обробка -1 високочастотними гідродинамічними коливаннями (частота - 3000 Гц, швидкість зсуву - 3500 с , напруження зсуву - 6 Па) і акустичними хвилями з частотою 1500 Гц, потім через 0,03 с конденсат подавали в камеру розпилювання, де відбувалося його диспергування під тиском 0,08 ата. Далі потік конденсату подавали на повторну обробку, утворюючи контур рециркуляції. Кратність рециркуляції підтримували на рівні К=12. Оброблений конденсат з рН=6,5 неперервним потоком відводили з установки. Приклад 2 Перед обробкою в неперервному потоці розчину сірчаної кислоти у водопровідній воді з рН=5,9 і вмістом гідрокарбонатів 0,92 моль-екв/л при температурі 17 °C створювали порожнину шляхом подачі повітря під тиском 0,1 ата, після чого подавали в генератор високочастотних гідродинамічних коливань і акустичних хвиль, де відбувалася одночасна обробка -1 високочастотними гідродинамічними коливаннями (частота - 3000 Гц, швидкість зсуву - 3500 с , напруження зсуву - 6 Па) і акустичними хвилями з частотою 1500 Гц, потім через 0,05 с розчин подавали в камеру розпилювання, де відбувалося його диспергування під тиском 0,1 ата. Далі потік розчину подавали на повторну обробку утворюючи контур рециркуляції. Кратність рециркуляції підтримували на рівні К=8. Оброблений розчин з рН=7,1 і вмістом гідрокарбонатів 0,56 моль-екв/л неперервним потоком відводили з установки. На графіку (креслення) показана зміна водневого показника розчину сірчаної кислоти у водопровідній воді в процесі обробки. Приклад 3 Перед обробкою в неперервному потоці розчину гідрокарбонату натрію в дистильованій воді з рН=8,5 при температурі 26 °C створювали порожнину шляхом подачі повітря під тиском 1,0 ата, після чого подавали в генератор високочастотних гідродинамічних коливань і акустичних хвиль, де відбувалася одночасна обробка високочастотними гідродинамічними коливаннями -1 (частота - 3000 Гц, швидкість зсуву - 3500 с , напруження зсуву - 6 Па) і акустичними хвилями з частотою 1500 Гц, потім через 0,05 с розчин подавали в камеру розпилювання, де відбувалося його диспергування під тиском 0,9 ата. Далі потік розчину подавали на повторну обробку, утворюючи контур рециркуляції. Кратність рециркуляції підтримували на рівні К=10. Оброблений розчин з рН=8,9 неперервним потоком відводили з установки. Приклад 4 Перед обробкою в неперервному потоці води водопровідної з рН=7,1 при температурі 13 °C створювали порожнину шляхом подачі повітря під тиском 0,08 ата, після чого подавали в генератор високочастотних гідродинамічних коливань і акустичних хвиль, де відбувалася одночасна обробка високочастотними гідродинамічними коливаннями (частота - 3000 Гц, -1 швидкість зсуву - 3500 с , напруження зсуву - 6 Па) і акустичними хвилями з частотою 1500 Гц, потім через 0,03 с воду подавали в камеру розпилювання, де відбувалося її диспергування під тиском 0,08 ата. Далі потік води подавали на повторну обробку, утворюючи контур рециркуляції. Кратність рециркуляції підтримували на рівні К=15. Оброблену воду з рН=8,2 неперервним потоком відводили з установки. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 55 60 Спосіб обробки води, що включає обробку потоку води при довільній температурі високочастотними гідродинамічними коливаннями і напругою зсуву не менше 6 Па з наступним диспергуванням в області зниженого тиску до 0,05 ат, який відрізняється тим, що в потоці води створюють порожнину шляхом подачі у воду газового середовища під тиском 0,051 ата, після чого воду обробляють одночасно як високочастотними гідродинамічними коливаннями з частотою 100030000 Гц, так і акустичними хвилями з частотою не нижче 500 Гц, та диспергують в режимі неперервної рециркуляції потоку з кратністю К8 в контурі "генератор 2 UA 114374 C2 високочастотних гідродинамічних коливань і акустичних хвиль - камера розпилювання", при цьому час проходження потоку від генератора високочастотних гідродинамічних коливань і акустичних хвиль до камери розпилювання становить від 0 до 0,05 секунди. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3