УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ Российский патент 2013 года по МПК C02F1/32 

Предлагаемое изобретение относится к системам очистки и обеззараживания воды, включая их использование в локальных системах подготовки питьевой воды муниципальных систем водоснабжения.

Под обеззараживанием питьевой воды понимают мероприятия по уничтожению в воде (инактивации) бактерий и вирусов, вызывающих инфекционные заболевания. По способу воздействия на микроорганизмы методы обеззараживания воды подразделяются на химические, или реагентные; физические, или безреагентные, и комбинированные. В первом случае должный эффект достигается внесением в воду биологически активных химических соединений; безреагентные методы обеззараживания подразумевают обработку воды физическими воздействиями, а в комбинированных используются одновременно химическое и физическое воздействия.

К химическим способам обеззараживания питьевой воды относят ее обработку окислителями: хлором, озоном и т.п., а также ионами тяжелых металлов. К физическим - обеззараживание ультрафиолетовыми лучами, ультразвуком и т.д. Перед обеззараживанием вода обычно подвергается очистке фильтрацией и (или) коагуляцией, при которой удаляются взвешенные вещества, яйца гельминтов и значительная часть микроорганизмов.

Из физических способов обеззараживания питьевой воды наибольшее распространение получило обеззараживание воды ультрафиолетовыми лучами, бактерицидные свойства которых обусловлены действием на клеточный обмен и, особенно, на ферментные системы бактериальной клетки. Ультрафиолетовые лучи уничтожают не только вегетативные, но и споровые формы бактерий, и не изменяют органолептических свойств воды. Важно отметить, что поскольку при УФ-облучении не образуются токсичные продукты, то не существует верхнего порога дозы. Увеличением дозы УФ-излучения почти всегда можно добиться желаемого уровня обеззараживания.

Ультрафиолетовое облучение воды используется как в промышленных, так и в бытовых целях. Краткий обзор использования этого облучения приведен на сайте [http://ad.adriver.ru - Фильтры для городского водопровода. / Идеи вашего дома].

Известно несколько патентов РФ, в которых описаны устройства для обеззараживания воды с использованием ультрафиолетового излучения. Например, патент RU №2073646, RU №2228299. В известном устройстве RU №2073646 за счет применения ультрафиолетовых лучей, сконцентрированных параболическим отражателем на поверхности потока питьевой воды, и применения в потоке посеребренной пластины с созданием на ней силы тока 10 мА обеспечивается обеззараживание воды.

Известно решение по заявке JP №6269772, которое, как наиболее близкое по совокупности существенных признаков, принято за прототип. В данном решении пустотелые формы (керамические шары) используются в качестве фильтровальной загрузки и не являются источником УФ-излучения.

В указанных известных решениях для ультрафиолетового облучения воды используются ультрафиолетовые лампы (например, кварцевые ртутные УФ-лампы). Недостатком использования УФ-ламп является проблема их утилизации, которая достаточно трудоемка, а в ряде случаев приводит к загрязнению окружающей среды. Кроме того, недостатком является также то, что облучение воды производится неравномерно по глубине потока, что сказывается на качестве обеззараживания и не позволяет добиться 100% эффекта.

Задачей настоящего изобретения является создание нового устройства для обеззараживания воды, которое обеспечило бы достижение следующего технического результата, а именно: повысило бы эффективность процесса обеззараживания с обеспечением экологичности и безопасности процесса.

Поставленная задача решена следующим образом. В устройстве для обеззараживания воды, состоящем из двух коаксиальных цилиндров, образующих герметичный пустотелый корпус с входным и выходным патрубками, предназначенными для подвода обеззараживаемой воды и отвода обеззараженной, и средство для ультрафиолетового облучения жидкости, согласно настоящему изобретению в качестве средства для ультрафиолетового облучения жидкости использованы пустотелые формы из кварцевого стекла, заполненные смесью инертных газов (газом) и помещенные в пространстве между двумя коаксиальными цилиндрами, заключенными внутри корпуса, причем сверху и снизу этих коаксиальных цилиндров размещены два кольца, выполненные из пористой керамики, генератор тока высокой частоты, расположенный вне герметичного пустотелого корпуса и подключенный к коаксиальным цилиндрам.

Есть вариант, по которому дополнительно введены патрубки для подачи и слива промывочного раствора из полости, заполненной пустотелыми формами из кварцевого стекла с инертными газами.

В качестве примера пустотелых форм могут быть использованы пустотелые шарики из кварцевого стекла различного диаметра, а также стеклянные герметично запаянные с обоих торцов трубки.

Такое новое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет получить устройство для обеззараживания воды, обеспечивающее достижение следующего технического результата, а именно: повысить эффективность процесса обеззараживания с обеспечением экологичности и безопасности процесса. Это обусловлено тем, что имеется герметичный пустотелый корпус, образованный коаксиально расположенными цилиндрами, выполняющими функцию электродов. Он имеет входной и выходной патрубки, которые предназначены для подвода обеззараживаемой воды и отвода обеззараженной. Кроме того, имеется и средство для генерации ультрафиолетового облучения жидкости, в качестве которых используются пустотелые формы из кварцевого стекла, заполненные смесью инертных газов. Причем эти пустотелые формы размещены в пространстве между двумя коаксиальными цилиндрами, размещенными внутри корпуса. Сверху и снизу этих коаксиальных цилиндров размещены два кольца, выполненные из пористой керамики. К электродам, расположенным на стенках цилиндров, подводится высокочастотное напряжение от генератора тока высокой частоты. Устройство предлагается дополнить патрубками для подачи и слива промывочного раствора (кислого или щелочного) для устранения налета в случае его возникновения при недостаточной степени очистки воды на предыдущей ступени.

Заявителем проведен патентно-информационный поиск по данной теме, который показал, что предлагаемая совокупность существенных признаков не известна. Поэтому заявляемое изобретение можно считать новым.

Предлагаемое изобретение для специалиста логически не следует из известного уровня техники, что достаточно обосновано было ранее. Практическая применимость заявляемого изобретения поясняется ниже следующим описанием и чертежом.

На фиг.1 приведена принципиальная схема выполнения предлагаемого устройства, где

1 - впускной патрубок

2 - выпускной патрубок

3 - патрубок для подачи сжатого воздуха

4 - сливной патрубок

5 - высокочастотный генератор

6 - электроды

7 - внутреннее пространство коаксиальных цилиндров, заполненное пустотелыми формами

8 - коаксиальные цилиндры

9 - корпус

10 - керамические кольца.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Под воздействием высокочастотного электромагнитного поля электроны атомов инертных газов (газа) внутри пустотелых форм начинают возбуждаться и испускать ультрафиолетовые лучи со спектром в диапазоне волн длиной 220-300 нм, определяемой составом смеси инертных газов.

В процессе функционирования вода из магистрали поступает в устройство через патрубок 1 и кольцо 10 из пористой керамики и, проходя через наполнитель из стеклянных пустотелых форм 7, обеззараживается под воздействием ультрафиолетового облучения.

После этого вода через нижнее керамическое кольцо 10 и патрубок 2 поступает к потребителю или в накопительный резервуар.

Для регенерации (очистки) поверхности пустотелых форм патрубки 1 и 2 перекрываются, открывается патрубок 4 и в устройство через патрубок 3 подается промывочный раствор с последующей промывкой водой из магистрали 1 при закрытии патрубка 3.

Необходимое количество циклов для промывки может контролироваться путем использования светочувствительного датчика.

Мощность генератора ТВЧ должна обеспечивать интенсивность излучения до 25 мДж на кв. см и снижать концентрацию микроорганизмов, способных к делению, не менее чем на 3 порядка.

Заявляемое техническое решение позволяет

- увеличить рабочий ресурс устройства обеззараживания, поскольку рабочий ресурс используемых пустотелых форм с инертным газом более 50000 часов, тогда как у лучших ртутных УФ-ламп - 5000-10000;

- повысить эффективность процесса обеззараживания, поскольку в предлагаемом устройстве обеспечивается большая поверхность соприкосновения воды с УФ-излучением, а также большая мощность облучения;

- уменьшить общие размеры устройства, добиться большей компактности и эргономичности;

- регулировать мощность УФ-излучения в зависимости от качества воды, изменяя мощность высокочастотного генератора;

- обеспечить экологичность и безопасность процесса обеззараживания.

Изобретение может быть использовано в локальных системах подготовки питьевой воды муниципальных систем водоснабжения. Устройство для обеззараживания воды содержит два коаксиальных цилиндра 8, образующих герметичный пустотелый корпус 9, впускной патрубок 1 для обеззараживаемой воды, выпускной патрубок 2 для обеззараженной воды, патрубок 3 для подачи сжатого воздуха, сливной патрубок 4 для промывочного раствора. В пространстве между коаксиальными цилиндрами 8 помещены средства для ультрафиолетового облучения жидкости, представляющие собой пустотелые формы 7 из кварцевого стекла, заполненные смесью инертных газов (газом). Сверху и снизу коаксиальных цилиндров 8 размещены два кольца 10, выполненные из пористой керамики. Вне корпуса 9 расположен генератор 5 тока высокой частоты, подключенный к коаксиальным цилиндрам 8 посредством электродов 6. Изобретение позволяет повысить эффективность процесса обеззараживания воды с обеспечением его безопасности и экологичности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для обеззараживания воды, состоящее из двух коаксиальных цилиндров, образующих герметичный пустотелый корпус с входным и выходным патрубками, предназначенными для подвода обеззараживаемой воды и отвода обеззараженной, средства для ультрафиолетового облучения жидкости, представляющее собой помещенные в пространстве между двумя коаксиальными цилиндрами пустотелые формы из кварцевого стекла, заполненные смесью инертных газов (газом), отличающееся тем, что сверху и снизу коаксиальных цилиндров размещены два кольца, выполненные из пористой керамики, имеется генератор тока высокой частоты, расположенный вне герметичного пустотелого корпуса и подключенный к коаксиальным цилиндрам.

2. Устройство для обеззараживания жидкости по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит патрубки для подачи и слива промывочного раствора из полости, заполненной пустотелыми формами из кварцевого стекла с инертными газами.