RU2467956C1 - Method of water treatment - Google Patents
Method of water treatment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2467956C1 RU2467956C1 RU2011114332/05A RU2011114332A RU2467956C1 RU 2467956 C1 RU2467956 C1 RU 2467956C1 RU 2011114332/05 A RU2011114332/05 A RU 2011114332/05A RU 2011114332 A RU2011114332 A RU 2011114332A RU 2467956 C1 RU2467956 C1 RU 2467956C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- low
- aqueous medium
- cavitation
- frequency source
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Physical Water Treatments (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области очистки воды и водных растворов с использованием ультразвуковых колебательных систем.The invention relates to the field of water purification and aqueous solutions using ultrasonic oscillatory systems.
Известен способ, согласно которому осуществляют опреснение воды при воздействии на поток опресняемой воды магнитным полем и упругими волнами ультразвуковой частоты, где частоту устанавливают выше 100 кГц (RU 2120415, 20.10.1998).There is a method according to which desalination of water is carried out when exposed to the flow of desalinated water by a magnetic field and elastic waves of ultrasonic frequency, where the frequency is set above 100 kHz (RU 2120415, 20.10.1998).
Однако при такой обработке внутренняя поверхность магнитов постоянно покрывается солями, снижающими магнитную проницаемость, что приводит к снижению эффективности опреснения.However, with this treatment, the inner surface of the magnets is constantly coated with salts that reduce the magnetic permeability, which leads to a decrease in the efficiency of desalination.
Известен способ подготовки питьевой воды, в котором производят ультразвуковую обработку полем с интенсивностью (1÷70)·104 Вт/м2, создаваемым гидродинамическим генератором, и одновременно осуществляют подачу кислородосодержащего газа (RU 2333156, 10.09.2008).A known method for the preparation of drinking water, which produce ultrasonic treatment with a field with an intensity of (1 ÷ 70) · 10 4 W / m 2 created by a hydrodynamic generator, and at the same time supply oxygen-containing gas (RU 2333156, 09/10/2008).
Известен также способ очистки сточной воды, включающий механическую очистку, физико-химическую очистку, отстаивание, биологическую очистку, в котором физико-химическую очистку осуществляют посредством обработки воды электрокоагуляцией, совмещенной с периодическим воздействием ультразвуковыми колебаниями с частотой 20-25 кГц при мощности 1-3 В/см2 (RU 2328455, 10.07.2008).There is also a known method of wastewater treatment, including mechanical treatment, physico-chemical treatment, sedimentation, biological treatment, in which physico-chemical treatment is carried out by treating water with electrocoagulation, combined with periodic exposure to ultrasonic vibrations with a frequency of 20-25 kHz at a power of 1-3 V / cm 2 (RU 2328455, 07/10/2008).
Недостатками данного способа являются невысокая степень очистки воды, содержащей повышенную концентрацию трудноокисляемых веществ, высокие энергозатраты и необходимость утилизации образующихся отходов.The disadvantages of this method are the low degree of purification of water containing an increased concentration of difficultly oxidized substances, high energy consumption and the need for disposal of waste generated.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ обработки воды и водных растворов, включающий корректировку pH 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, после чего рециркулируемую жидкость нагревают, и часть высоконапорной жидкости отбирают на фильтрацию, из оставшегося рециркуляционного потока отбирают скавитированную жидкость, выдерживают ее до схлопывания кавитационных пузырьков и осаждения образовавшихся твердых примесей, после чего возвращают стабилизированную жидкость в рециркуляционный поток низкого давления. Кавитацию осуществляют гидродинамическим или ультразвуковым способом (RU 2240984, 27.11.2004).The closest in technical essence and the achieved result is a method of treating water and aqueous solutions, including adjusting the pH by repeatedly decreasing the pressure of a high-pressure liquid by its recirculation to the value at which cavitation occurs, followed by increasing the pressure to the value at which cavitation ceases after whereby the recirculated liquid is heated, and part of the high-pressure liquid is taken for filtration, cavitated is taken from the remaining recirculated stream Fluid is heated to its collapsing cavitation bubbles and deposition of solids formed, and then returned to the conditioned fluid in the low pressure recycle stream. Cavitation is carried out by a hydrodynamic or ultrasonic method (RU 2240984, 11.27.2004).
Известный способ позволяет расширить функциональные возможности за счет комплексной подготовки жидкости (умягчение, обеззараживание, снижение содержания солей и взвешенных частиц). Однако данный способ является достаточно сложным, продолжительным и энергоемким.The known method allows to expand the functionality due to the integrated preparation of the liquid (softening, disinfection, reducing the content of salts and suspended particles). However, this method is quite complex, lengthy and energy intensive.
Задачей настоящего изобретения является интенсификация и упрощение процесса подготовки воды и водных растворов с получением очищенной водной среды.The objective of the present invention is to intensify and simplify the process of preparing water and aqueous solutions to obtain a purified aqueous medium.
Поставленная задача решается описываемым способом очистки водной среды, который включает заполнение емкости водной средой, обработку среды в упомянутой емкости при пониженном давлении с обеспечением акустической кавитации путем одновременного воздействия на водную среду источников ультразвуковых колебаний различной частоты, направленных навстречу друг другу, при этом используют низкочастотный источник, возбуждающий широкий спектр частот, и высокочастотный источник, возбуждающий одну частоту колебаний, величина которой в 10 раз превышает величину основной гармоники низкочастотного источника, обработку осуществляют при создании в емкости, заполненной водной средой, разряжения, равного 0,3-0,9 кгс/см2, и процесс ведут до достижения в обрабатываемой среде индекса кавитации, равного 0,15-0,5, и проведение последующей фильтрации обработанной водной среды.The problem is solved by the described method of purification of an aqueous medium, which includes filling the container with aqueous medium, treating the medium in said container under reduced pressure with acoustic cavitation by simultaneously exposing the aqueous medium to sources of ultrasonic vibrations of different frequencies directed towards each other, using a low-frequency source , exciting a wide range of frequencies, and a high-frequency source, exciting one oscillation frequency, the value of which is 10 times higher the magnitude of the fundamental harmonic of the low-frequency source is increased, the processing is carried out when a vacuum of 0.3-0.9 kgf / cm 2 is created in a container filled with an aqueous medium, and the process is carried out until a cavitation index of 0.15-0 is reached in the medium being treated , 5, and subsequent filtration of the treated aqueous medium.
Предпочтительно низкочастотный и высокочастотный источники установлены в емкости соосно, на расстоянии между ними, равном 1/4 от величины длины волны низкочастотного источника.Preferably, the low-frequency and high-frequency sources are mounted coaxially in the vessel at a distance between them equal to 1/4 of the wavelength of the low-frequency source.
Предпочтительно емкость заполняют водной средой на высоту, равную 1/2 от длины волны низкочастотного источника.Preferably, the container is filled with aqueous medium to a height equal to 1/2 of the wavelength of the low-frequency source.
Предпочтительно основная частота колебаний, создаваемая низкочастотным источником, составляет 1,8 кГц, а частота колебаний, создаваемая высокочастотным источником, составляет 18 кГц.Preferably, the main oscillation frequency generated by the low-frequency source is 1.8 kHz, and the oscillation frequency created by the high-frequency source is 18 kHz.
Для осуществления данного способа в качестве источника низкочастотных колебаний можно использовать гидроакустический излучатель «ножевого типа». В качестве источников высокочастотных колебаний можно использовать магнитострикционный преобразователь. При заявленном размещении упомянутых источников колебаний возникающие в водной среде акустические поля направлены соосно друг другу, за счет чего в емкости с жидкостью создается лавинообразная кавитация, приводящая к эффективной дегазации. Удаление газа из емкости происходит непрерывно и обеспечивается проведением процесса при заявленном интервале разряжения. Уменьшение разряжения ниже 0,3 кгс/см2 снижает степень дегазации, а повышение выше 0,9 кгс/см2 неоправданно повышает энергозатраты. Наличие в акустическом поле лавинообразной кавитации при наличии разряжения приводит к резкому разрыву межмолекулярных связей и снижению вязкости водной среды. Заявленный индекс кавитации, создаваемый в обрабатываемой водной среде, приводит к снижению вязкости жидкости (без ее нагрева) на 30-50%, что позволяет при осуществлении последующей фильтрации снизить продолжительность этой стадии и увеличить на 20-25% объем профильтрованной воды в единицу времени. Для фильтрации можно использовать различные устройства, исходя из состава обрабатываемой жидкости и требований к целевому продукту. На конечной стадии процесса можно осуществлять микрофильтрацию, ультрафильтрацию, обратный осмос и т.п.To implement this method as a source of low-frequency oscillations, you can use a sonar emitter "knife type". As sources of high-frequency oscillations, you can use a magnetostrictive transducer. At the declared location of the mentioned oscillation sources, the acoustic fields arising in the aqueous medium are directed coaxially to each other, due to which an avalanche-like cavitation is created in the container with the liquid, which leads to effective degassing. The gas is removed from the tank continuously and is ensured by carrying out the process at the stated vacuum interval. A decrease in vacuum below 0.3 kgf / cm 2 reduces the degree of degassing, and an increase above 0.9 kgf / cm 2 unnecessarily increases energy consumption. The presence of avalanche cavitation in the acoustic field in the presence of vacuum leads to a sharp break in intermolecular bonds and a decrease in the viscosity of the aqueous medium. The claimed cavitation index created in the treated aqueous medium leads to a decrease in the viscosity of the liquid (without heating) by 30-50%, which allows subsequent filtration to reduce the duration of this stage and increase the volume of filtered water by 20-25% per unit time. For filtering, you can use various devices, based on the composition of the processed fluid and the requirements for the target product. At the final stage of the process, microfiltration, ultrafiltration, reverse osmosis, and the like can be performed.
Реализацию изобретения осуществляют на простой установке, одна из возможных схем которой приведена на фиг.1, гдеThe implementation of the invention is carried out on a simple installation, one of the possible schemes of which is shown in figure 1, where
1 - трубопровод для подачи воды;1 - pipeline for supplying water;
2 - манометр;2 - pressure gauge;
3 - гидроакустический излучатель низкой частоты;3 - sonar emitter of low frequency;
4 - ультразвуковой излучатель высокой частоты;4 - high frequency ultrasonic emitter;
5 - емкость;5 - capacity;
6 - трубопровод для удаления газа из системы;6 - pipeline for removing gas from the system;
7 - трубопровод для подачи воды к насосу;7 - pipeline for supplying water to the pump;
8 - насос высокого давления;8 - high pressure pump;
9 - манометр контроля давления при подаче на фильтрацию;9 - pressure gauge for applying pressure to the filtration;
10 - соединительный трубопровод высокого давления;10 - connecting pipe high pressure;
11 - мембранные фильтры установки обратного осмоса;11 - membrane filters installation reverse osmosis;
12 - трубопровод для слива отфильтрованной воды.12 - pipeline for draining filtered water.
Пример.Example.
Исходную загрязненную воду, содержащую соли жесткости, под давлением 3 ати подают по трубопроводу в емкость, объем которой составляет 26×10-3 м3, на гидроакустический излучатель низкой частоты «ножевого типа», закрепленный на внутренней стенке емкости. Производительность выбранного излучателя составляет 3,6 м3/час. Емкость заполнена на высоту, равную 1/2 от длины волны низкочастотного источника, что составляет примерно 37-40 см. На противоположной стороне емкости с внутренней стороны закреплен магнитострикционный преобразователь (ультразвуковой излучатель высокой частоты) марки ПМС15А18, питание которого осуществляют через генератор марки УЗГ-2-4 м. Расстояние между излучателями составляет 1/4 от величины длины волны низкочастотного источника, что составляет примерно 19-20 см. Одновременно включают излучатели в работу. Интенсивность колебаний низкой частоты (основная частота 1,8 кГц) составляет 3-4 Вт/см2. Интенсивность колебаний высокой частоты (18 кГц) составляет 8-10 Вт/см2. За счет совместного воздействия акустических полей, созданных упомянутыми излучателями и направленных навстречу друг другу, в обрабатываемой воде возникает мощная кавитация (индекс кавитации 0,35) и начинается дегазация. Выделяющийся газ откачивают через трубопровод 6 при создании в емкости разряжения 0,6 кгс/см2. Обработанную воду, вязкость которой снизилась на 40%, отводят из емкости с расходом 1 л/сек и при включенном насосе 8 по трубопроводу 10 подают на фильтрацию в установку обратного осмоса под давлением 8-15 атм. Отфильтрованную жидкость, в которой снижено солесодержание и количество взвешенных примесей до санитарных норм, подают потребителю через трубопровод 12 для слива отфильтрованной воды.The initial contaminated water containing hardness salts, at a pressure of 3 atm, is supplied through a pipeline to a vessel, the volume of which is 26 × 10 -3 m 3 , to a “knife-type” low-frequency sonar emitter mounted on the vessel’s inner wall. The performance of the selected emitter is 3.6 m 3 / hour. The capacity is filled to a height equal to 1/2 of the wavelength of the low-frequency source, which is approximately 37-40 cm. On the opposite side of the capacity, a magnetostrictive transducer (high-frequency ultrasonic emitter) of the ПМС15А18 brand is fixed, the power of which is supplied through a generator of the УЗГ- brand 2-4 m. The distance between the emitters is 1/4 of the wavelength of the low-frequency source, which is approximately 19-20 cm. At the same time, the emitters are turned on. The intensity of the low-frequency oscillations (fundamental frequency 1.8 kHz) is 3-4 W / cm 2 . The intensity of the high frequency oscillations (18 kHz) is 8-10 W / cm 2 . Due to the combined influence of the acoustic fields created by the said emitters and directed towards each other, powerful cavitation occurs in the treated water (cavitation index 0.35) and degassing begins. The evolved gas is pumped out through
При сравнении результатов заявленного способа с результатами способа, не предусматривающего проведение кавитации, как описано выше, вязкость воды не снижается, поэтому при проведении фильтрации на аналогичной установке обратного осмоса (марка R070) воду необходимо подавать под большим давлением (от 11 до 17 атм).When comparing the results of the claimed method with the results of a method that does not involve cavitation, as described above, the viscosity of the water does not decrease, therefore, when filtering on a similar reverse osmosis unit (grade R070), water must be supplied under high pressure (from 11 to 17 atm).
Как видно из описания, по сравнению с прототипом заявленный способ приводит к возможности увеличения объема фильтруемой воды за счет снижения ее вязкости без осуществления нагрева, позволяет проводить фильтрование при более низком давлении, снижает энергозатраты на процесс в целом. Таким образом, изобретение позволяет интенсифицировать процесс обработки жидких сред при сохранении высокой степени очистки.As can be seen from the description, in comparison with the prototype of the claimed method leads to the possibility of increasing the volume of filtered water by reducing its viscosity without heating, allows filtering at a lower pressure, reduces energy costs for the process as a whole. Thus, the invention allows to intensify the processing of liquid media while maintaining a high degree of purification.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011114332/05A RU2467956C1 (en) | 2011-04-13 | 2011-04-13 | Method of water treatment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011114332/05A RU2467956C1 (en) | 2011-04-13 | 2011-04-13 | Method of water treatment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011114332A RU2011114332A (en) | 2012-10-20 |
RU2467956C1 true RU2467956C1 (en) | 2012-11-27 |
Family
ID=47144973
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011114332/05A RU2467956C1 (en) | 2011-04-13 | 2011-04-13 | Method of water treatment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2467956C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2651197C1 (en) * | 2017-05-11 | 2018-04-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "ПАРМАСОРБ" (ООО "НПО "ПАРМАСОРБ") | Method of aqueous solutions conditioning |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020195402A1 (en) * | 2001-06-22 | 2002-12-26 | Minter Bruce E. | Method and apparatus for treating fluid mixtures with ultrasonic energy |
US20030234173A1 (en) * | 2002-06-20 | 2003-12-25 | Minter Bruce E. | Method and apparatus for treating fluid mixtures with ultrasonic energy |
JP2004283711A (en) * | 2003-03-20 | 2004-10-14 | Hitachi Ltd | Water treatment method and water treatment apparatus |
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 |
RU2280490C1 (en) * | 2005-04-04 | 2006-07-27 | Сергей Алексеевич Бахарев | Method of purification and decontamination of the recycled water and the waste waters |
CN101108383A (en) * | 2007-08-16 | 2008-01-23 | 刘利华 | Remote digital type ultrasound wave/frequency conversion antiscaling descaling equipment |
RU90432U1 (en) * | 2009-08-05 | 2010-01-10 | Андрей Николаевич Ульянов | DEVICE FOR PROCESSING WATER MEDIA IN THE FLOW |
RU2381181C1 (en) * | 2008-07-09 | 2010-02-10 | Сергей Алексеевич Бахарев | Method for treatment of water from algae and suspended matters |
-
2011
- 2011-04-13 RU RU2011114332/05A patent/RU2467956C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020195402A1 (en) * | 2001-06-22 | 2002-12-26 | Minter Bruce E. | Method and apparatus for treating fluid mixtures with ultrasonic energy |
US20030234173A1 (en) * | 2002-06-20 | 2003-12-25 | Minter Bruce E. | Method and apparatus for treating fluid mixtures with ultrasonic energy |
JP2004283711A (en) * | 2003-03-20 | 2004-10-14 | Hitachi Ltd | Water treatment method and water treatment apparatus |
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 |
RU2280490C1 (en) * | 2005-04-04 | 2006-07-27 | Сергей Алексеевич Бахарев | Method of purification and decontamination of the recycled water and the waste waters |
CN101108383A (en) * | 2007-08-16 | 2008-01-23 | 刘利华 | Remote digital type ultrasound wave/frequency conversion antiscaling descaling equipment |
RU2381181C1 (en) * | 2008-07-09 | 2010-02-10 | Сергей Алексеевич Бахарев | Method for treatment of water from algae and suspended matters |
RU90432U1 (en) * | 2009-08-05 | 2010-01-10 | Андрей Николаевич Ульянов | DEVICE FOR PROCESSING WATER MEDIA IN THE FLOW |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2651197C1 (en) * | 2017-05-11 | 2018-04-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "ПАРМАСОРБ" (ООО "НПО "ПАРМАСОРБ") | Method of aqueous solutions conditioning |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011114332A (en) | 2012-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Borea et al. | Wastewater treatment by membrane ultrafiltration enhanced with ultrasound: Effect of membrane flux and ultrasonic frequency | |
US8721898B2 (en) | Reactor tank | |
Naddeo et al. | Sonochemical control of fouling formation in membrane ultrafiltration of wastewater: Effect of ultrasonic frequency | |
US10669179B2 (en) | Method for treatment of a wastewater stream containing dissolved compounds or ions | |
US20110284475A1 (en) | Apparatus and Method for Treatment of a Contaminated Water-Based Fluid | |
JP6155783B2 (en) | Waste water treatment apparatus and waste water treatment method provided with solid-liquid separation unit | |
US11377371B2 (en) | Method for purification of drinking water, ethanol and alcohol beverages of impurities | |
JP2002172389A (en) | Ultrasonic treatment apparatus for organic waste liquid | |
RU2011141187A (en) | METHOD FOR WATER CLEANING AND DISINFECTION | |
JP2001225060A (en) | Water treatment method and its device | |
RU2467956C1 (en) | Method of water treatment | |
RU2651197C1 (en) | Method of aqueous solutions conditioning | |
JPH10323674A (en) | Organic matter-containing water treatment apparatus | |
JP2005131613A (en) | Water treatment system and water treatment method | |
WO2019132742A1 (en) | System and a method for water treatment by flotation and filtration membrane cleaning | |
US20090090675A1 (en) | Process to remove salt or bacteria by ultrasound | |
JP2016159241A (en) | Membrane filtration system | |
KR20070102099A (en) | Ultrasonic Cleaner and Ultrasonic Cleaner for Water Treatment Membrane Separation Process | |
JP2013163141A (en) | Membrane filtration system | |
CN207193072U (en) | Activated sludge degassing equipment | |
CN1303003C (en) | Pretreating method for reversing asmose seawater desalinating pulsing electromagnetic field | |
KR20170071719A (en) | Membrane Wastewater Treatment System equipped with Ultrasonic Disintegrator | |
EP2370213A1 (en) | Process to remove salt or bacteria by ultrasound | |
Idris et al. | Ultrasonication Effects on Ultrafiltration Membrane Cleaning and Fouling Mitigation | |
Mullakaev et al. | Sonochemical treatment of oil-contaminated wastewater |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130414 |