СПОСОБ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ЖИДКОЙ СРЕДЫ Российский патент 1999 года по МПК C02F1/48 

Изобретение относится к обеззараживанию (дезинфекции) жидких сред и может быть использовано для обеззараживания питьевой воды, бытовых, промышленных или сельскохозяйственных сточных вод.

Известен способ очистки и обеззараживания промышленных сточных вод, включающий обработку воды в три последовательные стадии: одновременная обработка воды в электрическом и магнитном поле с напряженностью 15-20 В/см и 5-7 А/м, соответственно, озонирование озоносодержащим газом с одновременно электрогидроискровым воздействием частотой 1-5 Гц, виброэлектрохимическая обработка при частоте обработки 1-5 Гц с синхронной подачей озоносодержащего газа. (SU, 1130533, кл. С 02 F 1/46, 1992).

Однако известный способ требует непрерывного расхода озоносодержащего газа и затрат электроэнергии.

Известен способ дезинфекции навоза, основанный на воздействии переменного магнитного поля напряженностью 400-1500 Э и частотой 8-16 Гц в течение 20-40 мин при подщелачивании среды до рН = 12,9 - 14,45 (SU, 704624, кл. А 61 L 11/00, 1979).

Однако он требует расходные реагенты для подщелачивания среды, затраты электроэнергии на создание переменного магнитного поля и большого времени обработки 20-40 мин.

Наиболее близким техническим решением к предложенному по совокупности существенных признаков и достигаемому эффекту является способ обработки воды для уничтожения бактерий, включающий обработку воды путем пропускания ее через несколько магнитных полей, создаваемых магнитами, полюса которых расположены параллельно потоку воды (US, 5534156, кл. 210-695, 1996).

Недостаток известного способа заключается в необходимости иметь достаточно сложную конструкцию устройства для его осуществления, а также в низкой эффективности обеззараживания воды.

Задачей изобретения является создание способа обеззараживания жидких сред, простого в осуществлении и обладающего большой эффективностью.

Указанная задача решается в способе обеззараживания жидкой среды, включающем обработку по крайней мере одним постоянным магнитным полем потока жидкой среды за счет того, что скорость потока жидкости устанавливают равной 0,1 - 10 м/с, а постоянное магнитное поле создают с вектором магнитной индукции, направленным перпендикулярно потоку жидкой среды и имеющим величину большую 0,02 Тл.

Указанная задача решается также за счет того, что:
- магнитное поле создают парой плоских постоянных магнитов, причем последние устанавливают диаметрально потоку жидкой среды противоположными полюсами друг к другу;
- по потоку жидкой среды создают несколько рядом расположенных магнитных полей с векторами магнитной индукции, смещенными один относительно другого на угол α = 180^o/n, где n - число магнитных полей.

Пропускание жидкой среды, содержащей микроорганизмы, через магнитное поле, перпендикулярное потоку жидкости, обуславливает действие на ионы, находящиеся в микроорганизмах, силы Лоренца. Благодаря этому в цитоплазме микроорганизмов, содержащей большую концентрацию положительных и отрицательных ионов, возникает ток - движение зарядов с разными знаками в противоположном направлении. Это приводит к тому, что на границе раздела среды (например, цитоплазматическая мембрана, стенка клетки и внутриклеточные образования) происходит накопление зарядов с разным знаком на противоположных сторонах границы раздела. При определенных условиях (величина заряда, характеристики границы раздела, в том числе, диэлектрическая проницаемость и шероховатость поверхности) на границе раздела создаются условия, которые нарушают функции границы раздела в клетке, например, происходит изменение проницаемости границы раздела или ее электрический пробой. Все это приводит к гибели бактериальной клетки, т.е. к уничтожению бактерий, в том числе и болезнетворных.

Проведенные исследования показали, что при скоростях потока жидкости 0,1 - 10 м/с, вектор скорости которой перпендикулярен магнитному полю с магнитной индукцией В > 0,2 Тл происходит частичное уничтожение микроорганизмов примерно до 90% от исходного состояния. В качестве постоянных магнитов использовались плоские магниты и располагались они с двух сторон диаметрально потоку жидкости полюсами, противоположными друг другу.

Для повышения эффективности обеззараживания вдоль по потоку за первой парой магнитов располагается вторая пара, затем третья и т.д. При этом после второй пары количество уничтоженных микроорганизмов достигало величины примерно 98%. После третьей пары 99,4%. Так было в случае, когда вектора магнитной индукции всех пар имели одно и то же направление в пространстве. Если же направление векторов магнитной индукции постоянных магнитов, расположенных друг за другом вдоль потока жидкости, были повернуты каждый относительно предыдущего на угол α = 180^o/n, где n - число пар постоянных магнитов, то эффективность обеззараживания возрастала. Так, например, для трех пар магнитов (вторая пара повернута на угол α = 180^o/3=60^o, третья пара относительно второй повернута также на угол α = 60^o) эффективность обеззараживания (количество уничтоженных микроорганизмов) достигает величины 99,9%.

Расстояние между соседними парами магнитов равнялось 20 - 30 см, т.е. для трех пар магнитов общая длина, на которой производилось обеззараживание, составляла величину не более 60 см. При скорости потока 1 м/с, время обработки менее 1 с.

Пример. Поток жидкой среды, содержащий бактерии Е. Coli, пропускался со скоростью 1 м/с через одну пару плоских постоянных магнитов, установленных диаметрально потоку жидкости, противоположными полюсами друг к другу, при величине магнитной индукции 0,04 Тл, вектор которой направлен перпендикулярно потоку жидкости. Эффект обеззараживания бактерий Е. Соli достигал величины 90%. При пропускании последовательно через три пары магнитов с параллельными векторами магнитной индукции эффект обеззараживания достигал величины 99,4%. При пропускании последовательно через три пары магнитов с направлением векторов магнитной индукции, повернутыми относительно предыдущего на угол 60^o, эффект обеззараживания достигал величины 99,9%.

Способ предназначен для обеззараживания жидкой среды, преимущественно, питьевой воды, а также бытовых, промышленных или сельскохозяйственных сточных вод. Способ включает обработку потока жидкой среды по крайней мере одним постоянным магнитным полем. Скорость потока устанавливают равной 0,1-10 м/с, а постоянное магнитное поле создают с вектором магнитной индукции, направленным перпендикулярно потоку жидкой среды и имеющим величину, большую 0,02 Тл. Магнитное поле может быть создано парой плоских магнитов, установленных диаметрально потоку жидкой среды противоположными полюсами друг к другу. Магнитное поле может быть создано по потоку жидкой среды на нескольких рядом расположенных участках с векторами магнитной индукции, смещенными один относительно другого на угол α=180^o/n, где n-число магнитных полей. Технический результат способа состоит в повышении эффективности обеззараживания при простоте осуществления. 2 з.п.ф-лы.

1. Способ обеззараживания жидкой среды, включающий обработку по крайней мере одним постоянным магнитным полем потока жидкой среды, отличающийся тем, что скорость потока жидкости устанавливают равной 0,1 - 10 м/с, а постоянное магнитное поле создают с вектором магнитной индукции, направленным перпендикулярно потоку жидкой среды и имеющим величину, большую 0,02 Тл. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что магнитное поле создают парой плоских магнитов, причем последние устанавливают диаметрально потоку жидкой среды противоположными полюсами друг к другу. 3. Способ по одному из пп.1 и 2, отличающийся тем, что по потоку жидкой среды создают несколько рядом расположенных магнитных полей с векторами магнитной индукции, смещенными один относительно другого на угол α=180^o/n, где n - число магнитных полей.