Способ опреснения и очистки воды

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНтР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОИ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Щучко Андрей Анатольевич (ВУ)(72) Автор Щучко Андрей Анатольевич(73) Патентообладатель Щучко Андрей Анатольевич (ВУ)Способ опреснения и очистки воды, включающий нагрев воды с ее испарением, конденсацию пара, отличающийся тем, что нагревают воду, используя тепловую энергию отработанных газов двигателя внутреннего сгорания при работе автомобиля, с помощью закрепленной на выпускном трубопроводе двигателя внутреннего сгорания автомобиля камеры подогрева воды, подают загрязненную или соленую воду в камеру нагрева через расщирительный бачок, охлаждают образованный в камере нагрева пар в радиатореохладителе, накапливают пресную и очищенную воду в отстойнике радиатора-охладителя и подают с помощью электронасоса в резервуар, размещенный в салоне автомобиля.Изобретение относится К способам опреснения И очистки воды путем ее испарения И может быть использовано для получения пресной питьевой воды из морских И загрязненных сточных вод.ОпресненИе воды - это способ обработки воды с целью снижения концентрации растворенных солей (деминерализация) до степени, при которой вода становится пригодной для питьевых И хозяйственных нужд. ОпресненИе воды может осуществляться как с изменением ее агрегатного состояния дистилляция И замораживание, так И без изменения агрегатного состояния воды электродиализ, гиперфильтрация, ионный обмен, экстракция воды органическими растворителями.Существуют различные способы очистки воды механические, химические И биологические.При механической очистке сточных вод нерастворимые примеси удаляются с помощью решеток, сит, маслоловушек И т.д. Тяжелые частицы осаждаются в отстойниках.При химической очистке применяются реагенты, переводящие растворимые вещества в нерастворимые, связывают их, осаждают И удаляют из сточных вод.Биологическая очистка проводится на специальных подготовленных полях фильтрации, естественным способом, путем фильтрации воды. Также очистка сточных вод производится в специальных биофильтрах, через пористые материалы из гравия, щебня, песка И керамзита, поверхность которых покрыта пленкой микроорганизмов 1.Деминерализация возвратного коллекторно-дренажного стока в настоящее время применяется очень редко, из-за больщих объемов воды, подлежащей обработке. Кроме того,еще недостаточны И методические обработки для реализации такого предприятия. Однако следует отметить, что методы опреснения обладают наивысщим эффектом очистки воды. Поэтому они могут считаться весьма перспективными для обезвреживания коллекторнодренажнь 1 х вод, содержащих больщое количество солей И других высокомолекулярных соединений 2.Имеются различные способы опреснения И очистки воды, включающие нагрев, испарение И конденсацию водяного пара.Известен способ опреснения морской воды, в котором морская вода испаряется И конденсируется внутри первичного контура, а вторичная среда испаряется И конденсируется внутри замкнутого на себя вторичного контура, содержащего компрессор И отделенного от первичного контура. Морская вода испаряется за счет нагревания предварительно нагретой вторичной средой при повыщенном давлении И конденсации 3.Однако данная технология предусматривает больщие объемы переработки воды, сложность И недостаточную экологическую безопасность производственного процесса. Известен также способ опреснения морской воды, включающий вакуумирование, нагрев, испарение морской воды И конденсацию водяного пара, причем нагрев И испарение проводят на одной стороне стенки плоской тепловой трубы, а конденсацию полученного водяного пара производят на прямо противоположной стенке другой тепловой трубы, при этом периодически распыляют между стенками дистиллированную воду с температурой выще температуры водяного пара 4.Прототипом изобретения является способ очистки воды, включающий нагрев, испарение воды с последующей конденсацией пара, при этом одновременно с испарением воды в образовавшиеся пары подают окислитель, например воздух, а перед конденсацией смесь паров воды И воздуха нагревают до температуры, достаточной для окисления или сгорания органических примесей 5.Недостаток прототипа - больщие энергетические затраты на нагрев воды И воздуха, а также сложность осуществления данной технологии для щирокого круга потребителей. Заявляемое изобретение направлено на снижение энергетических затрат при опреснении И очистке воды до минимума за счет утилизации тепла двигателя внутреннего сгорания автомобиля, а также упрощение технологического процесса.Указанный технический результат достигается тем, что способ опреснения И очистки воды включает нагрев И испарение воды, конденсацию пара, при этом нагревают воду,используя тепловую энергию отработанных газов двигателя внутреннего сгорания при работе автомобиля, с помощью закрепленной на выпускном трубопроводе двигателя внутреннего сгорания автомобиля камеры подогрева воды, подают загрязненную или соленую воду в камеру нагрева через расширительный бачок, охлаждают образованный в камере нагрева пар в радиаторе-охладителе, накапливают пресную и очищенную воду в отстойнике радиатора-охладителя и подают с помощью электронасоса в резервуар, размещенный в салоне автомобиля.Принцип предлагаемого способа заключается в дистилляции воды, используя тепловую энергию отработанных газов двигателя внутреннего сгорания автомобиля. При работе автомобиля температура отработанных газов двигателя внутреннего сгорания составляют 760-800 С. Отработанные газы, проходя через выпускной трубопровод двигателя автомобиля, вызывают его постоянный нагрев. На данный трубопровод крепится камера нагрева с загрязненной водой. Избыточное тепло передается от стенок выпускного трубопровода на камеру нагрева. Вода нагревается до парообразного состояния. Образующийся пар поступает по паропроводу в теплообменный аппарат - радиатор-охладитель, где отдает тепло,охлаждающему воздуху. Радиатор охлаждает пар до состояния конденсации. Капли пресной воды стекают в отстойник. Пресная вода из отстойника, с помощью электронасоса,подается в любую емкость.На чертеже представлена схема опреснения и очистки воды.Пример конкретного выполнения способа.Загрязненную воду заливали в расщирительный бачок 1, далее по металлической трубке 2 вода поступала в камеру нагрева 3, закрепленную на выпускном трубопроводе 4 двигателя внутреннего сгорания автомобиля 5. Далее приводили двигатель в рабочее состояние, после чего вода нагревалась в камере нагрева до парообразного состояния и образующиеся пары поступали по паропроводу 6 в радиатор-охладитель 7, где происходила конденсация пара. Капли пресной воды стекали в отстойник 8 а из него с помощью электронасоса 9 по гибкому щлангу 10 в резервуар для чистой воды 11.Объектом исследования является вода с избыточным содержанием солей железа и цинка и содержанием вредных веществ.Воду брали из отстойника гальванического цеха промыщленного предприятия Гомсельмащ. Определение количества растворенных в воде веществ производили методом выпаривания, и последующего взвещивания до и после дистилляции. Полученные данные статистически обрабатывали и сравнивали с результатами работы бытового дистиллятора,который имеется в розничной торговле. Результаты исследования представлены в таблице.Контрольный дистиллятор Предложенный способ опреснения Мг Количество солей Количество солей Количество солей Количество солей до опреснения г/л после опреснения до опреснения г/л после опресненияНаходим среднее арифметическое значение (Х) по формулеХ ЕХд/п. (1) Подставляя в формулу ( 1) значения из таблицы 1, получаем Х 1 6,4/8 0,8 г/л. Х 4,1/8 0,513 г/л.ОПрСДСЛЯСМ квадратичное ОТКЛОНСНИС (ШХ) ЗНЗЧСНИС ПО фОрМуЛПодставляем в формулу (2) значения из таблицы 1, и значение Х, и Х 2, получаемЭффективность опреснителя (гоп) определяется по критерию достоверности Стьюдента,который равен гзт 2,05, и определяются по формулеПодставляя под формулу (3) полученные ранее значения, находимУсловия эффективности опреснителя гш, ы.Проведенные исследования показали, что предложенный способ опреснения и очистки воды более эффективен, чем очистка воды с помощью бытового дистиллятора финансовые затраты на предлагаемую технологию меньше, чем на приобретение и эксплуатацию бытового дистиллятора. Двигатель внутреннего сгорания автомобиля можно использовать для очистки воды.2. Колодин М.В. Современные методы опреснения воды. - Ашхабад, Ылым, 1967. 3. Патент РФ 2155625, МПК 7 В 0113 3/00, 2000.Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.