ДЕЗИНТЕГРАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1997 года по МПК C12M1/33 

Изобретение относится к технике дезинтегрирования преимущественно микроорганизмов и может быть использовано при микробной безреагентной подготовке воды для питьевых нужд.

Известно дезинтеграторное устройство, преимущественно для микроорганизмов, содержащее цилиндрический корпус с патрубками подвода биомассы и отвода дезинтеграта, размещенный в корпусе приводной вал с установленными на нем нижним и верхним дисками с образованием между их рабочими поверхностями сужающегося к периферии кольцевого канала для прохода дезинтегрируемой биомассы, выполненного с сопряженными концентричными кольцевыми канавками / авт. свид. СССР N1666021, кл. A23C 3/03, A23L 3/20, 1989/, который имеет невысокую полноту дезинтегрирования микроорганизмов, что снижает область его применения.

Известно дезинтеграторное устройство, в котором рабочие поверхности контакта с дезинтегрируемой биомассой микроорганизмов имеют абразивное покрытие для дополнительного измельчения дезинтеграта, в котором невысокая степень дезинтегрирования, и, соответственно, оно неприемлемо для подготовки воды для питьевых нужд.

Цель изобретения повышение степени дезинтегрирования и качества воды при подготовке ее для питьевых нужд.

Цель достигается тем, что на рабочих поверхностях дисков, образующих сужающийся к периферии кольцевой канал, выполненный с рифлениями под углом к радиусу и под углом друг к другу соответственно нижнего и верхнего дисков, причем первый установлен на упругой опоре на втором.

При перемещении в кольцевом канале дезинтегрируемой биомассы размещенные под углом к радиусу и под углом друг к другу на рабочих поверхностях нижнего и верхнего дисков рифления вовлекают во вращательное движение биомассу, снижая до минимума проскальзывания и повышая радиальную составляющую скорости и вовлечение биомассы из внутренних слоев к поверхностному с абразивным покрытием на рабочих поверхностях нижнего и верхнего дисков, кольцевых каналов и внутренней поверхности цилиндрического корпуса, что исключает выход микроорганизмов из устройства без дезинтегрирования.

На фиг. 1 представлен продольный разрез дезинтегратора; на фиг. 2 - поперечный разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 узел I на фиг. 1; на фиг. 4 вид по стрелке Б на фиг. 3; на фиг.5 узел II на фиг.3; на фиг. 6 установка микробной безреагентной водоподготовки с использованием дезинтеграторного устройства.

Дезинтеграторное устройство содержит цилиндрический корпус 1 с патрубком 2 подвода биомассы и патрубком 3 отвода дезинтеграта, размещенный в корпусе 1 приводной вал 4 с установленными на нем нижним 5 и верхним 6 дисками с образованием между их рабочими поверхностями сужающегося к периферии кольцевого канала 7 для прохода дезинтегрируемой биомассы, выполненного с сопряженными концентричными кольцевыми канавками 8; причем рабочие поверхности контакта с дезинтегрируемой биомассой микроорганизмов имеют покрытия 9, 10, 11 и 12. Сужающийся к периферии кольцевой канал 7 выполнен с рифлениями 13 и 14 под углом к радиусу и под углом друг к другу соответственно нижнего 5 и верхнего 6 дисков, причем первый установлен на упругой опоре 15 на втором. Патрубок 2 установлен с зазором на разгонном стакане 16, выполненном с окнами 17, а нижний диск 5 выполнен с окнами 18 и прижимными штифтами 19. Дезинтеграторное устройство 20 используют в установке микробной безреагентной водоподготовки, включающей источник 21 воды, сообщенный через фильтр 22 с биокультиватором 23, выполненным с перфорированными перегородками 24, снабженными зернистой иммобилизационной засыпкой 25, образующими секции 26, сообщенные друг с другом по воде, перемещающейся сверху вниз и по воздуху, перемещающемуся снизу вверх, подводимому по тангенциальным патрубкам 27 от вентилятора 28. Внизу биокультиватор 23 выполнен с центробежным осадителем 29, сообщенным патрубком 30 со сборником 31 взвесей. Полость 32 биокультиватора 23 патрубком 33 сообщена с микрофильтром 34, который по биомассе микроорганизмов сообщен с дезинтеграторным устройством 20 и по дезинтеграту -с верхней секцией 26 биокультиватора 23. По избыточному дезинтеграту дезинтеграторное устройство сообщено со сборником 35.

Дезинтеграторное устройство в установке микробной безреагентной водоподготовки работает следующим образом.

Биомасса микроорганизмов, преимущественно бактерий, отделяемая от воды в микрофильтре 34, по патрубку 2 через окна 17 разгонного стакана 16 поступает в кольцевой канал 7, рабочие поверхности которого выполнены с рифлениями 13 на нижнем диске 5 и рифлениями 14 на верхнем 6 под углом к радиусу и под углом друг к другу, обеспечивающими подвод биомассы из среднего слоя потока биомассы к абразивным покрытиям 10 и 11, например, из карбидов кремния, бора, синтетических алмазов, при соударениях с которыми происходит разрушение оболочек микроорганизмов и при радиальной составляющей скорости биомасса попадает в концентрические кольцевые канавки 8 с переходом скоростного давления в статическое, разрушающего совместно с абразивным покрытием 12 оболочки микроорганизмов, преимущественно бактерий. При вращении нижнего 5 и верхнего 6 дисков на приводном валу 4 происходит смещение их покрытий 10 и 11 при вибрировании на упругой опоре 15, причем величина колебаний ограничена штифтами 19. Дезинтегрируемая биомасса через окна 18 поступает на абразивное покрытие 9 корпуса 1, на котором под воздействием ступенчатого профиля нижнего диска 5 происходит доизмельчение фрагментов микроорганизмов и гомогенизация физиологически активных веществ. Дезинтеграт по патрубку 3 из дезинтеграторного устройства 20 поступает на вход в биокультиватор 23 и смешивается с водой из источника 21 после ее очистки в фильтре 22. Вода в биокультиваторе 23 перемещается сверху вниз через перфорированные перегородки 24 и слои иммобилизационной засыпки 25, например керамзит, вспученный перлит, модифицированный цеолит и т.д. причем засыпка 25 обеспечивает адаптацию микроорганизмов к растворенным и взвешенным примесям воды, являющимся их источниками питания, причем продукты жизнедеятельности микроорганизмов вышележащих секций 26 являются источниками питания для микроорганизмов нижележащих секций 26. Воздух из вентилятора 28 подают в секции 26 под перфорированные перегородки 24 по тангенциальным патрубкам 27. Одновременно воздух перемещается снизу вверх через перфорированные перегородки 24. Вода поступает в центробежный осадитель 29 для отделения биопленки и других взвесей, в том числе мертвых клеток микроорганизмов, и по патрубку 30 взвеси отводят в сборник 31. Осветленная вода из полости 32 по патрубку 33 поступает в микрофильтр 34, на перфорированной перегородке которого, находящейся под напряжением электрического тока, происходит фильтрование. Электронейтральные диполи воды проходят через силовое поле фильтровальной перегородки, а микроорганизмы, имеющие отрицательный заряд и жесткость которых на несколько порядков выше диполей воды, задерживаются и разгружаются в патрубок 2 дезинтеграторного устройства 20. Количество дезинтеграта, направляемого в биокультиватор 23, принимают из условия исчерпывания физиологически активных веществ /нуклеиновые кислоты, ферменты, витамины, микроэлементы/ микроорганизмами в секциях 26 биокультиватора 23. Одновременно некоторое остаточное количество физиологически активных веществ не является препятствием для питьевых нужд, так как они являются биостимуляторами для человеческого организма, обеспечивая его микроэлементами, витаминами ферментами.

Использование дезинтеграторного устройства обеспечивает переход от реагентной водоподготовки с применением глинозема, загрязняющего воду своими примесями, к микробной безреагентной. Микробная безреагентная водоподготовка исключает хлорирование воды и появление в ней диоксинов, являющихся вредными примесями для человеческого организма. Сокращается потребность в производственных площадях, оборудовании, снижается трудоемкость водоподготовки.

Использование: дезинтегрирование микроорганизмов при микропробной безреагентной водоподготовке для питьевых нужд. Сущность изобретения: дезинтеграторное устройство содержит цилиндрический корпус с патрубками подвода биомассы и отвода дезинтеграта, размещенный в корпусе приводной вал с установленными не нем нижним и верхним дисками с образованием между их рабочими поверхностями сужающегося к периферии кольцевого канала для прохода дезинтегрируемой биомассы, выполненного с сопряженными концентричными кольцевыми канавками, причем рабочие поверхности контакта с дезинтегрируемой биомассой имеют абразивное покрытие для дополнительного измельчения дезинтеграта. Рабочие поверхности дисков, образующие сужающийся к периферии кольцевой канал, выполнены под углом к радиусу и под углом друг к другу соответственно нижнего и верхнего дисков, причем первый установлен на упругой опоре на втором. 6 ил.

Дезинтеграторное устройство преимущественно для микроорганизмов, содержащее цилиндрический корпус с патрубками подвода биомассы и отвода дезинтегратора, размещенный в корпусе приводной вал с установленными на нем нижним и верхним дисками с образованием между их рабочими поверхностями сужающегося к периферии кольцевого канала для прохода дезинтегрируемой биомассы, выполненного с сопряженными концентричными кольцевыми канавками, причем рабочие поверхности контакта с дезинтегрируемой биомассой микроорганизмов имеют абразивное покрытие для дополнительного измельчения дезинтеграта, отличающееся тем, что на рабочих поверхностях нижнего и верхнего дисков, образующих сужающийся к периферии кольцевой канал, выполнены рифления под углом к радиусу и под углом друг к другу соответственно нижнего и верхнего дисков, причем первый установлен на упругой опоре на втором.