Дезинтегратор-сепаратор ассоциатов воды

 

Изобретение предназначено для микробной безреагентной очистки воды открытых водоемов до питьевых кондиций с одновременной выработкой дейтерия и белково-витаминной добавки в корм скоту и птице и может быть использовано при водоснабжении населенных пунктов. Дезинтегратор содержит цилиндрический корпус со всасывающим и нагнетательным патрубками, расположенный по оси корпуса ротор с разобщенными впадинами, взаимодействующими через жидкостной кольцевой канал с выступами и впадинами корпуса. Корпус снабжен пористой водопроницаемой накладкой, сопряженной с жидкостным кольцевым каналом, а с другой стороны образующей с корпусом полость, разобщенную от всасывающего и нагнетательного патрубков и сообщенную со сборником смеси протиевой и дейтериевой воды и далее со следующими ступенями дезинтеграторов-сепараторов, с камерой электролиза и со сборником дейтерия. Всасывающий патрубок сообщен с двумя фильтрами, a нагнетательный патрубок - с раструбом улитки, плоская часть которой соединена с перпендикулярным к плоскости улитки патрубком, внутри которого размещена плоская спираль и который сообщен с биофильтром. Нижняя секция биофильтра связана с центробежным микрофильтром с нежесткой фильтровальной перегородкой, корпус которого соединен со сборником питьевой воды. По осадку микрофильтр сообщен через пресс-фильтр и сушилку со сборником белково-витаминной добавки. Изобретение обеспечивает повышение степени дезинтеграции ассоциатов молекул воды. 1 ил.

Изобретение относится к микробной безреагентной очистке воды открытых водоемов до ПДК питьевой воды с выработкой тяжелой воды, белково-витаминной добавки /БВД/ и может быть использовано для водоснабжения населенных пунктов.

Известен дезинтегратор, содержащий цилиндрический корпус с всасывающим и нагнетательным патрубками, установленный по оси корпуса ротор с разобщенными впадинами, взаимодействующими через жидкостной кольцевой канал с выступами и впадинами корпуса /патент РФ N 2086641, кл. C 12 N 1/33, C 02 F 3/00, 1997/, недостатком которого является низкая степень дезинтеграции ассоциатов молекул воды, что снижает эффективность его работы.

Цель изобретения достигается тем, что корпус снабжен пористой водопроницаемой накладкой, сопряженной с жидкостным кольцевым каналом, а с другой стороны образующей полость с корпусом, разобщенную от всасывающего и нагнетательного патрубков и сообщенную патрубком со сборником смеси протиевой и дейтериевой воды и из него в следующую ступень дезинтегратора-сепаратора и в камеру электролизера, а всасывающий патрубок сообщен с двумя фильтрами, включающими корпус с технологическими патрубками и запорной арматурой, размещенные в корпусе перфорированные перегородки, образующие секции с зернистой засыпкой, а нагнетательные патрубки сообщены с раструбом улитки, плоская часть которой сообщена с патрубком, перпендикулярным к плоскости улитки, во внутренней полости которого размещена плоская спираль, а патрубок сообщен с биофильтром, включающим корпус с технологическими патрубками и провальными перфорированными перегородками /ППП/, образующими секции, с размещенной на ППП абразивной зернистой иммобилизационной насадкой /АЗИН/, а под ППП и над АЗИН корпус сообщен тангенциальными патрубками с нагнетателями воздуха, а нижняя секция биофильтра сообщена патрубком с центробежным микрофильтром с нежесткой фильтровальной перегородкой, корпус которого сообщен парубком со сборником питьевой воды, а по осадку через пресс-фильтр сообщен с сушилкой и сборником белково-витаминной добавки /БВД/.

При вращении ротора под действием центробежной силы из его впадины перемещается жидкостной поршень. Между жидкостным поршнем и глухой стенкой впадины возникает разрежение и из воды жидкостного поршня выделяются пузырьки пара. Пузырьки пара конденсируются в жидкостном кольцевом канале в выступах корпуса, причем в первую очередь конденсируется дейтериевая вода, которая имеет плотность, на 10% превышающую плотность протиевой, и проходит через поры водопроницаемой перегородки в полость между перегородкой и корпусом. При конденсации пара во впадинах кольца корпуса образуются пустоты, так как объем конденсата в тысячу раз меньше объема пара, из которого он образовался, в пустоты с гидравлическими ударами врывается вода, при ударах происходит разрушение ассоциатов молекул воды, и более плотная дейтериевая вода под действием статического давления, возникшего из скоростного, продавливается в полость между водопроницаемым кольцом и корпусом. После выхода жидкостного поршня из впадины ротора в ней возникает разрежение и новые порции воды заполняют впадину из жидкостного кольцевого канала. Такие переходы скоростного давления, выбрасываемого из впадины ротора, переходящего в статическое давление, в жидкостном кольцевом канале осуществляются многократно за время перемещения воды от всасывающего патрубка к нагнетательному. При разрежениях во впадинах ротора происходит отсасывание воды через проницаемую перегородку, и в первую очередь отсасывается протиевая вода, имеющая вязкость в сравнении с дейтериевой, соответственно происходит обогащение смеси тяжелой водой в полости между перегородкой и корпусом. Дополнительно разрушение ассоциатов происходит за счет трения между слоями воды, между слоями воды и стенками улитки плоской спиральной вставки. Все вместе взятое обеспечивает достижение цели изобретения - повышение степени дезинтеграции ассоциатов молекул воды.

На фиг. 1 схематически представлен дезинтегратор-сепаратор (продольный разрез) в установке очистки воды.

Дезинтегратор-сепаратор содержит цилиндрический корпус 1 со всасывающим 2 и нагнетательным 3 патрубками, расположенный по оси корпуса 1 ротор 4 с разобщенными впадинами 5, взаимодействующими через жидкостной кольцевой канал 6 с выступами 7 и впадинами 8 корпуса 1. Корпус 1 снабжен пористой водопроницаемой накладкой 9, сопряженной с жидкостным кольцевым каналом 6, а с другой стороны образующей полость 10 с корпусом 1, разобщенную от всасывающего 2 и нагнетательного 3 патрубков и сообщенную патрубком 11 со сборником 12 смеси протиевой и дейтериевой воды и из него со следующими ступенями дезинтеграторов-сепараторов 13, и с камерой электролиза 14, и со сборником 15 дейтерия, а всасывающий патрубок 2 сообщен с двумя фильтрами 16 и 17, включающими корпус 18 с технологическими патрубками 19-24 и запорной арматурой, размещенные в корпусе 18 перфорированные перегородки 25 и 26, образующие секции 27 с зернистой засыпкой 28, а нагнетательный патрубок 3 корпуса 1 сообщен с раструбом 29 улитки 30, плоская часть 31 которой сообщена патрубком 32, перпендикулярным к плоскости улитки 30, во внутренней полости которого размещена плоская спираль 33, а патрубок 32 сообщен с биофильтром 34, включающим корпус 35 с технологическими патрубками 36 и 37 и ППП 38, образующими секции 39, с размещенной на ППП 38 АЗИН 40, а под ППП 38 и над АЗИН 40 корпус 35 сообщен тангенциальными патрубками 41 с нагнетателями воздуха 42, а нижняя секция 39 биофильтра 34 сообщена патрубком 37 с центробежным микрофильтром 43 с нежесткой фильтровальной перегородкой 44, корпус которого 45 патрубком 46 сообщен со сборником 47 питьевой воды, а по осадку корпус 45 патрубком 48 сообщен через пресс-фильтр 49 с сушилкой 50 и сборником 51 БВД.

Дезинтегратор-сепаратор в установке очистки воды открытых водоемов микробным безреагентным способом работает следующим образом.

Вода из открытого водоема 52 по патрубку 19 поступает в фильтр 16 и освобождается от взвешенных частиц на зернистой засыпке 28 между перфорированными перегородками 25 и 26, а осветленная вода через патрубок 22 отводится в патрубок 2 корпуса 1 дезинтегратора-сепаратора 13. При закупорке /кольматации/ живого сечения зернистой засыпки 28 подача воды из водоема 52 прекращается и фильтр 16 с его зернистой засыпкой 28 промывается с подачей воды через патрубок 21 и отводом шлама через патрубок 20 в сборник 53 шлама. Во время промывки фильтра 16 в работе находится фильтр 17, работающий аналогично /запорная арматура для переключения фильтров 16 и 17 на чертеже не показана/. Осветленная вода, освобожденная от взвесей, из всасывающего патрубка 2 корпуса 1 перемещается по жидкостному каналу 6. Вода периодически всасывается во впадины 5 ротора 4 и выбрасывается в жидкостной кольцевой канал 6, в котором скоростной напор переходит в статический, многократно усиливаясь за время прохождения от патрубка 2 к патрубку 3. При выбросе воды в виде жидкостного поршня из впадины 5 в ней при опорожнении создается разрежение и в воде возникают пузырьки пара, которые конденсируются при контакте с выступами 7 и впадинами 8 пористой водопроницаемой накладки 9. При конденсации, так как объем конденсата в тысячу раз меньше объема пара, из которого он образовался, в воде возникают пустоты, которые заполняются с гидравлическими ударами водой, выбрасываемой из впадин 5. Дейтериевая вода конденсируется быстрее, чем протиевая, и она гидравлическими ударами перемещается через проницаемые накладки 9 в полость 10. Обратному выходу дейтериевой воды препятствует ее более высокая плотность, превышающая плотность протиевой воды на 10%, более высокая вязкость. Таким образом происходит обогащение смеси дейтериевой водой в полости 10 и обеднение протиевой воды в жидкостном кольцевом канале 6. Кратность дезинтеграции ассоциатов молекул воды определяется гидравлическими сопротивлениями улитки 30 и плоской спирали 33, в которых происходит дезинтеграция ассоциатов молекул за счет трения слоями воды, между слоями воды и стенками улитки 30 и витками плоской спирали 32. Смесь протиевой и дейтериевой воды через патрубок 11 отводится в сборник 12, а их него в следующую ступень дезинтегратора-сепаратора 13. Подбирая количество ступеней, можно доводить концентрацию дейтериевой воды до 90-95%, причем каждая последующая ступень повышает эффективность обогащения за счет повышения плотности и вязкости дейтериевой воды в сравнении с протиевой, доля которой сокращается. В камере электролиза 14 выделяют чистый дейтерий для его использования при терморадиационном распаде в реакторах. Вода из патрубка 3 корпуса 1 поступает в корпус 35 биофмильтра 34 для освобождения ее от растворенных примесей и получения на основе их БВД, наращиваемой на биопленке АЗИН 40, при эффективном аэрировании воды, поступающей через тангенциальные патрубки 41 от нагнетателей воздуха 42. Вода с фрагментами биопленки поступает в микрофильтр 43, в котором на нежесткой фильтровальной перегородке 44 отделяют биомассу аэробов, обезвоживают на прессфильтре 49 и после сушки в сушилке 50 из сборника 51 используют в качестве БВД в корм скоту и птице по 1 г на 1 кг живого веса.

При термоядерном распаде дейтерия выделяется в 10 миллионов раз больше энергии, чем при сжигании того же количества угля. Дейтерий - основной поставщик энергии в XXI веке - будущее планеты.

Формула изобретения

Дезинтегратор-сепаратор ассоциатов воды, содержащий цилиндрический корпус со всасывающим и нагнетательным патрубками, расположенный по оси корпуса ротор с разобщенными впадинами, взаимодействующими через жидкостной кольцевой канал с выступами и впадинами корпуса, отличающийся тем, что корпус снабжен пористой водопроницаемой накладкой, сопряженной с жидкостным кольцевым каналом, а с другой стороны образующей с корпусом полость, разобщенную от всасывающего и нагнетательного патрубков и сообщенную патрубком со сборником смеси протиевой и дейтериевой воды, а посредством него со следующими ступенями дезинтеграторов-сепараторов, с камерой электролиза и со сборником дейтерия, при этом всасывающий патрубок сообщен с двумя фильтрами, включающими корпус с технологическими патрубками и запорной арматурой, размещенные в корпусе перфорированные перегородки, образующие секции с зернистой засыпкой, а нагнетательный патрубок корпуса сообщен с раструбом улитки, плоская часть которой сообщена с патрубком, перпендикулярным к плоскости улитки, во внутренней полости которого размещена плоская спираль, причем патрубок сообщен с биофильтром, включающим корпус с технологическим патрубками и провальными перфорированными перегородками, образующими секции с размещенной на провальных перфорированных перегородках абразивной зернистой иммобилизационной насадкой, а под провальными перфорированными перегородками и над абразивной зернистой иммобилизационной насадкой корпус сообщен тангенциальными патрубками с нагнетателями воздуха, при этом нижняя секция биофильтра сообщена патрубком с центробежным микрофильтром с нежесткой фильтровальной перегородкой, корпус которого сообщен патрубком со сборником питьевой воды, а по осадку корпус сообщен патрубком через прессфильтр и сушилку со сборником белково-витаминной добавки.

РИСУНКИ

Рисунок 1