RU2255789C2

RU2255789C2 - Water degassing device

Info

Publication number: RU2255789C2
Application number: RU2003116702/15A
Authority: RU
Inventors: Е.Л. Войтов (RU); Е.Л. Войтов; Ю.Л. Сколубович (RU); Ю.Л. Сколубович; М.Ю. Максуров (RU); М.Ю. Максуров
Original assignee: Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет; Войтов Евгений Леонидович; Сколубович Юрий Леонидович; Максуров Михаил Юрьевич
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2005-07-10
Also published as: RU2003116702A

Abstract

FIELD: degassing of water by aeration.

SUBSTANCE: proposed device has cylindrical housing and water nozzle with water supply branch pipe. Housing has mixing cone with gland at one end and air supply branch pipe on other end; said branch pipe is connected to center part of housing; water nozzle with cone is located inside housing. It is good practice to equip the nozzle with ram rod and gland on its wide side and housing with detachable mixing cone.

EFFECT: enhanced efficiency of water degassing.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике дегазации воды аэрацией.The invention relates to techniques for the degassing of water by aeration.

Известно устройство для дегазации воды аэрацией (Николадзе Г.И., Сомов М.А. Водоснабжение: Учебник для вузов: - М.: Стройиздат, 1995, с.536 - прототип). Устройство содержит цилиндрический корпус и водяное сопло с патрубком подачи воды, присоединенное к верхней части корпуса. Корпус состоит из вакуумной и эжекционных камер с боковыми окнами подсоса воздуха. К открытому концу корпуса на некотором расстоянии от него закреплена разбрызгивающая отражательная пластина. Устройство является наиболее близким по технической сущности и выполняемым функциям к предлагаемому устройству и выбрано в качестве прототипа.A device is known for degassing water by aeration (Nikoladze G.I., Somov M.A. Water supply: Textbook for high schools: - M .: Stroyizdat, 1995, p.536 - prototype). The device comprises a cylindrical body and a water nozzle with a water supply pipe connected to the upper part of the body. The casing consists of vacuum and ejection chambers with side windows for air intake. A spray reflective plate is fixed to the open end of the housing at some distance from it. The device is the closest in technical essence and performed functions to the proposed device and is selected as a prototype.

Недостатком конструкции существующего устройства является нерегулируемое и недостаточное количество эжектируемого в него воздуха для распыления воды до мелкодисперсного состояния с обеспечением высокой величины ее удельной поверхности и контакта с воздухом в объеме образующегося водовоздушного факела с целью глубокой десорбции из воды растворенных в ней газов.The disadvantage of the design of the existing device is unregulated and insufficient amount of air ejected into it to spray water to a finely dispersed state, ensuring a high specific surface area and contact with air in the volume of the formed air-to-air torch with the aim of deep desorption of the gases dissolved in it from the water.

Технической задачей, решаемой изобретением, является повышение эффективности дегазации воды аэрацией.The technical problem solved by the invention is to increase the efficiency of degassing water by aeration.

Для решения поставленной технической задачи устройство предлагаемой конструкции содержит цилиндрический корпус и водяное сопло с патрубком подачи воды и отличается тем, что корпус имеет смесительный конус на одном его конце, сальник на другом конце и патрубок подачи воздуха, присоединенный к средней части корпуса, водяное сопло с конусом расположено внутри корпуса. Целесообразно для прочистки отверстия водяного сопла снабдить его шомполом и сальником со стороны широкой части. Целесообразно для осуществления полной разборки корпуса при необходимости снабдить его съемным смесительным конусом.To solve the technical problem, the device of the proposed design contains a cylindrical body and a water nozzle with a water supply pipe and is characterized in that the body has a mixing cone at one end, an oil seal at the other end and an air supply pipe connected to the middle part of the body, a water nozzle with cone located inside the housing. It is advisable to clean the holes of the water nozzle to provide it with a ramrod and gland from the wide part. It is advisable to implement complete disassembly of the housing, if necessary, provide it with a removable mixing cone.

Поставленная техническая задача повышения эффективности дегазации воды аэрацией решается изменением конструкции устройства и введением в нее новых элементов - корпус оснащен смесительным конусом на одном его конце, сальником на другом конце и патрубком подачи воздуха, присоединенным к средней части корпуса; водяное сопло с конусом расположено внутри корпуса и может быть дополнительно снабжено шомполом и сальником со стороны его широкой части, а корпус - съемным смесительным конусом.The technical task to increase the efficiency of water degassing by aeration is solved by changing the design of the device and introducing new elements into it - the casing is equipped with a mixing cone at one end, an oil seal at the other end and an air supply pipe connected to the middle part of the casing; a water nozzle with a cone is located inside the housing and can be additionally equipped with a ramrod and an oil seal on the side of its wide part, and the housing with a removable mixing cone.

На чертеже приведена схема устройства для дегазации воды. Устройство включает в себя цилиндрический корпус 1, оснащенный смесительным конусом 2, сальником корпуса 3 и патрубком подачи воздуха 4, водяное сопло с конусом 5 с патрубком подачи воды 6, шомполом 7 и сальником сопла 8.The drawing shows a diagram of a device for degassing water. The device includes a cylindrical housing 1, equipped with a mixing cone 2, an oil seal of the housing 3 and an air supply pipe 4, a water nozzle with a cone 5 with a water supply pipe 6, a ramrod 7 and a nozzle oil seal 8.

Устройство для дегазации воды аэрацией работает следующим образом. Сжатый воздух подается в корпус 1 устройства через патрубок 4 и непрерывно выходит через воздушный канал между смесительным конусом 2 и конусом водяного сопла 5. Деаэрируемая вода поступает в водяное сопло по патрубку подачи воды 6, через отверстие конуса сопла выходит в смесительный конус, подхватывается потоком воздуха и диспергируется на мелкие капли, образуя распыленный водовоздушный факел. Распыление воды на мелкие капли обеспечивает большую поверхность контакта с воздухом и возможность ее эффективной аэрации. За счет разности парциальных давлений удаляемых газов в воде и в воздухе и большой удельной поверхности контакта фаз “вода-воздух” происходит интенсивная диффузия растворенных газов (диоксида углерода, метана, сероводорода и т.д., кроме кислорода) в воздух. Вследствие удаления из воды углекислоты в процессе ее дегазации возможно образование карбонатных и железистых отложений и засорение ими отверстия корпуса водяного сопла. Для прочистки отверстия конуса водяного сопла служит шомпол 7. Сальники 3 и 8 корпуса и водяного сопла соответственно обеспечивают возможность продольного движения водяного сопла внутри корпуса для регулировки факела и шомпола для прочистки отверстия конуса, их фиксации в заданном положении с сохранением герметичности корпуса и сопла. Смесительный конус может выполняться съемным для осуществления возможности полной разборки корпуса устройства.A device for degassing water by aeration works as follows. Compressed air is supplied to the device body 1 through the nozzle 4 and continuously exits through the air channel between the mixing cone 2 and the cone of the water nozzle 5. The deaerated water enters the water nozzle through the water supply nozzle 6, through the nozzle cone hole enters the mixing cone, is picked up by the air stream and disperses into small droplets, forming a sprayed water-air torch. Spraying water into small droplets provides a large contact surface with air and the possibility of its effective aeration. Due to the difference in partial pressures of the removed gases in water and in air and the large specific surface area of the “water-air” phase contact, intense diffusion of dissolved gases (carbon dioxide, methane, hydrogen sulfide, etc., except oxygen) occurs in air. Due to the removal of carbon dioxide from the water during its degassing, the formation of carbonate and glandular deposits and the clogging of the openings of the body of the water nozzle are possible. A ramrod 7 is used to clean the cone hole of the water nozzle. The glands 3 and 8 of the casing and the water nozzle respectively provide the possibility of longitudinal movement of the water nozzle inside the casing to adjust the torch and the ramrod to clean the cone hole and fix it in a predetermined position while maintaining the tightness of the casing and nozzle. The mixing cone may be removable to enable complete disassembly of the device body.

Опытная установка для исследования и сравнения устройств дегазации воды аэрацией состояла из устройства конструкции прототипа (вакуумно-эжекционного аппарата) и устройства предлагаемой конструкции. Исходная подземная вода с температурой 8°С, содержащая большое количество свободного диоксида углерода (до 90 мг/л), подавалась на оба устройства одновременно. Дробление воды и формирование водовоздушного факела на устройстве для дегазации воды конструкции прототипа обеспечивалось при рабочем давлении в подающем трубопроводе до 0,5 МПа и подсосе воздуха через окна эжекционных камер. В корпус устройства предлагаемой изобретением конструкции подавался сжатый воздух от компрессора при давлении 0,15÷0,3 МПа, а давление воды перед водяным соплом составляло до 0,1 МПа. Количество вводимых в устройство воздуха и воды регулировалось кранами, установленными на их подающих трубопроводах. За счет большого количества подаваемого на установку воздуха обеспечивалось распыление воды до мелкодисперсного состояния с достижением высокой величины ее удельной поверхности, контакта с воздухом в объеме образующегося водовоздушного факела и глубокой десорбции из воды растворенных в ней газов. Ширина и длина факела распыления регулировалась изменением расстояния между отверстиями смесительного конуса и конуса водяного сопла при перемещении последнего внутри корпуса устройства. Аэрируемая вода анализировалась на содержание в ней диоксида углерода и кислорода. Эффект удаления диоксида углерода составил 80÷85% на устройстве конструкции прототипа и 90÷95% на устройстве предлагаемой изобретением конструкции. Аэрация воды ее распылением на устройстве предлагаемой конструкции обеспечивала более полное насыщение кислородом воздуха, концентрация которого в аэрированной воде на данном устройстве во всех опытах в 1,5 раза превышала таковую на устройстве конструкции прототипа и составляла более 10 мг/л, что позволяло повысить эффективность последующего обезжелезивания подземной воды. Работа устройства предлагаемой конструкции обеспечивалась при относительно низком остаточном напоре исходной воды, подаваемой на дегазацию из скважин, тогда как нормальная работа устройства конструкции прототипа потребовала установки дополнительной промежуточной емкости и подающего насоса, что усложнило технологическую схему дегазации воды.A pilot installation for research and comparison of devices for water degassing by aeration consisted of a prototype construction device (vacuum ejection apparatus) and a device of the proposed design. Initial underground water with a temperature of 8 ° C, containing a large amount of free carbon dioxide (up to 90 mg / l), was supplied to both devices simultaneously. The crushing of water and the formation of a water-air torch on a device for degassing water of the prototype design was provided at a working pressure in the supply pipe of up to 0.5 MPa and air intake through the windows of the ejection chambers. Compressed air from the compressor was supplied to the device housing of the inventive design at a pressure of 0.15 ÷ 0.3 MPa, and the water pressure in front of the water nozzle was up to 0.1 MPa. The amount of air and water introduced into the device was regulated by taps installed on their supply pipelines. Due to the large amount of air supplied to the installation, water was sprayed to a finely dispersed state with a high specific surface area, contact with air in the volume of the formed air-air torch, and deep desorption of the gases dissolved in it from the water. The width and length of the spray nozzle was controlled by changing the distance between the holes of the mixing cone and the cone of the water nozzle while moving the latter inside the device. Aerated water was analyzed for its carbon dioxide and oxygen content. The carbon dioxide removal effect was 80 ÷ 85% on the prototype design device and 90 ÷ 95% on the device of the design proposed by the invention. Aeration of water by spraying it on a device of the proposed design provided a more complete oxygen saturation of air, the concentration of which in aerated water on this device in all experiments was 1.5 times higher than that on the prototype design device and was more than 10 mg / l, which allowed to increase the efficiency of the subsequent deferrization of groundwater. The device of the proposed design was provided with a relatively low residual pressure of the source water supplied for degassing from the wells, while the normal operation of the prototype design device required the installation of an additional intermediate tank and feed pump, which complicated the technological scheme of water degassing.

Таким образом, в предлагаемой конструкции устройства для дегазации воды решена поставленная техническая задача - повышение эффективности дегазации воды аэрацией.Thus, in the proposed design of a device for water degassing, the stated technical problem is solved - increasing the efficiency of water degassing by aeration.

Claims

1. A device for water degassing, comprising a cylindrical body and a water nozzle with a water supply pipe, characterized in that the body has a mixing cone at one end, an oil seal at the other end and an air supply pipe connected to the middle part of the body, and a water nozzle with cone located inside the housing.

2. The device for degassing water according to claim 1, characterized in that the water nozzle is equipped with a ramrod and an oil seal from the side of its wide part.

3. The device for degassing water according to claim 1, characterized in that the housing is equipped with a removable mixing cone.