СПОСОБ МНОГОСТАДИЙНОЙ ОБРАБОТКИ ВОДЫ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

СПОСОБ МНОГОСТАДИЙНОЙ ОБРАБОТКИ ВОДЫ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 


RU (11) 2094393 (13) C1

(51) 6 C02F9/00, C02F1/46, C02F1/78 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 15.01.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 93021131/25 
(22) Дата подачи заявки: 1993.04.22 
(45) Опубликовано: 1997.10.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. SU, а.с., 572436, кл. C 02 F 1/46, 1975. 2. SU, а.с., 1125206, кл. C 02 F 3/52, 1983. 3. SU, а.с., 1125000, кл. B 01 D 19/02, 1982. 4. SU, а.с., 685968, кл. C 02 F 1/78, 1977. 5. SU, а.с., 1125203, кл. C 02 F 1/46, 1984. 
(71) Заявитель(и): Государственный научно-исследовательский институт экстремальной медицины, полевой фармации и медицинской техники Министерства обороны Российской Федерации 
(72) Автор(ы): Литвинов А.М.; Храмов В.Г. 
(73) Патентообладатель(и): Государственный научно-исследовательский институт экстремальной медицины, полевой фармации и медицинской техники Министерства обороны Российской Федерации 

(54) СПОСОБ МНОГОСТАДИЙНОЙ ОБРАБОТКИ ВОДЫ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 

Изобретение относится к области фармацевтической техники и может быть использовано для получения воды, очищенной от пирогенных веществ, и одновременного получения особо чистой воды различного лечебно-гигиенического назначения. Обработке подвергают питьевую и/или дистиллированную воду путем воздействия на нее ультрафиолетового облучения и озонирования, сорбции и электролиза трехступенчатой обработкой в параллельно-последовательном режиме. Установка многостадийной обработки воды содержит узел подачи исходной воды, блоки очистки, блок электролизной обработки воды в диафрагменных электролизерах с нерастворимыми электродами, узел отбора обработанной воды потребителю, насосы, вентили. Она дополнительно снабжена ультрафиолетовым облучателем, тремя микро- и ультрафильтрами, трехступенчатым озонатором, тремя генераторами озона, последовательно соединенными с тремя ступенями озонатора и параллельно подключенными к линии подачи атмосферного воздуха, содержащей воздушный фильтр, компрессор, холодильник и сушильную камеру. Установка содержит сборники дистиллированной, апирогенной, озонированной и непирогенной воды, а также сборники анолита и католита. 2 с. и 6 з.п.ф-лы, 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области фармации и может быть использовано в лечебно-профилактических учреждениях, аптеках, фармацевтических лабораториях, а также в других сферах, связанных с использованием особо чистой воды.

Известен электрохимический способ умягчения воды путем электролиза с постоянным током и твердыми нерастворимыми электродами. Он отличен тем, что с целью осуществления непрерывности и ускорения процесса умягчения, между электродами помещают насадку из ионообменных или текстильных волокон и электролиз ведут в потоке умягчаемой воды при плотности тока 0,5-2,0 А/дм2 [1] Этот способ умягчения воды использует осветитель, включающий камеру со взвешенным слоем осадка и дном, сужающуюся в нижней части, осадкоуплотнитель, сообщающийся с рабочей камерой посредством перепускного отверстия, трубопровод ввода очищаемой воды и коагулянта, патрубок вывода осадка. Он отличается тем, что с целью повышения устойчивости взвешенного слоя и увеличения степени использования сорбционной емкости коагулянта, осветитель снабжен непроницаемой вставкой, расположенной в сужающейся части рабочей камеры, трубопровод ввода очищаемой воды и коагулянта расположен в зазоре между дном и вставкой параллельно плоскости дна, а перепускное отверстие выполнено в днище камеры, причем непроницаемая вставка в сечении, перпендикулярном дну камеры, имеет форму прямоугольника, треугольника, круга и каплеобразную [2]

Известен способ опреснения воды путем электролиза в электродиализаторе с анионитовыми и катионитовыми мембранами, образующие камеры концентрирования и обессоливания, с нанесением на катионитовые мембраны в камерах обессоливания вещества с катионными группами [3]

Однако, этому способу присущи недостаточная концентрация рассола и значительное образование осадка на мембранах. Поэтому, с целью повышения надежности процесса, в воду предварительно вводят полиэлектролит с отрицательно заряженными ионогенными группами, а в качестве полиэлектролита используют полиакриламид или альгинат натрия в количестве 0,25 3,0 мг/л [3] Эти способы получения особо чистой воды, включающие предварительную обработку воды ультрафильтрацией и сорбцией на активированных углях, как и способы обработки е обратным осмосом с последующим ионизированием на фильтрах смешанного действия, имеют недостаточную степень очистки и малую продолжительность фильтрацикла.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и установке многостадийной обработки воды является установка для озонирования воды [4] приведенная в качестве аналога, и способ получения особо чистой воды [5] выбранный в качестве прототипа.

Известный способ получения особо чистой воды [5] включает фильтрацию, сорбцию, ступенчатую обработку воды в диафрагменных электролизерах с нерастворимыми электродами, при котором анолит направляют на подпитку потока воды перед сорбцией, а католит после каждой ступени электролиза поступает на следующую с отведением потока из последней ступени на подпитку исходной воды, отбор обработанной воды потребителем. Основным недостатком прототипа является недостаточная степень очистки воды от пирогенных веществ (микроорганизмов) бактериального и животного происхождения, которые вызывают у раненых ( пострадавших в чрезвычайных ситуациях) повышение температуры, изменения в картине крови, увеличение проницаемости капилляров и др. Осуществление инъекций стерильных растворов лекарственных средств, изготавливаемых на основе апирогенной воды такого низкого качества, является недопустимым, потому что может привести к тяжелым последствиям и осложнениям при лечении раненых (пострадавших).

Цель изобретения состоит в снижении бактерицидной, вирусной и канцерогенной зараженности организма раненого при его лечении путем повышения степени очистки воды от пирогенных веществ и одновременного получения особо чистой воды различного лечебно-гигиенического назначения за счет неоднократного последовательно-параллельного цикла комплексного воздействия ультрафиолетового облучения, озонирования и электролизной ионизации воды. В результате многостадийной обработки воды получаем непирогенную воду для инъекций, используемую при изготовлении стерильных растворов лекарственных средств, воду для питья, обеззараживания, стерилизации и ускоренного заживления ран и ожогов организма человека.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что заявляемый способ многостадийной обработки воды отличается от известного тем, что обработке подвергают питьевую и/или дистиллированную воду с дополнительным воздействием на нее ультрафиолетового облучения и озонирования при проведении стадий озонирования, сорбции и электролиза трехступенчатой обработкой в параллельно-последовательном режиме, при котором питьевую воду после фильтрации тремя параллельными потоками сначала подают на озонирование путем смешения воды на каждой ступени с озоно-воздушной смесью, генерируемой из воздуха, а затем на сорбцию и электролиз, на который независимо также тремя параллельными потоками подают дистиллированную воду с добавлением в нее хлористого натрия, при этом остальной поток дистиллированной воды направляют на ультрафиолетовое облучение, трехстадийную микро- и ультрафильтрацию с отводом воды в сборник апирогенной воды и далее на 1 ступень озонирования, причем, поток после 1 ступени сорбции подают на 1 ступень электролиза и/или на II ступень озонирования, поток воды после II ступени сорбции направляют на II ступень электролиза и/или на III ступень озонирования, а поток после III ступени сорбции подают на III ступень электролиза и/или отводят в сборник озонированной воды и/или в сборник непирогенной воды, анолит после каждой ступени электролиза подают на подпитку воды перед соответствующей ступенью сорбции или направляют в сборник анолита, католит после III ступени электролиза смешивают с католитом I и II ступени и направляют в сборник католита или смешивают с потоком воды из сборника непирогенной воды и подают на подпитку дистиллированной воды перед ультрафиолетовым облучением и далее возвращают на I ступень озонирования для повторной обработки, а отбор обработанной воды потребителем осуществляют из сборника непирогенной воды после повторного цикла обработки в виде непирогенно-ионизированной воды, из сборников апирогенной и озонированной воды, а также из сборников анолита и католита.

Заявляемый способ отличается тем, что озонирование воды ведут озоно-воздушной смесью, генерируемой из воздуха, при ее воздействии на воду циклами с регулируемой дозой 1 6 мг/л в течение 10 15 мин и интервалами между ними 20 25 мин при суммарной концентрации остаточного озона после смешивания в пределах (0,2 0,4) мг/л0,05 мг/л. При этом озоно-воздушную смесь получают в трех генераторах путем подачи в них атмосферного воздуха после его фильтрования, охлаждения и осушки до величины остаточной влаги не более 0,05 г/м3 и пропускания осушенного воздуха через тихий электрический разряд высоковольтного напряжения не более 3 кВ. Причем трехступенчатую обработку воды электролизом в диафрагменных электролизерах ведут на платинированных титановых электродах при силе тока не более 300 А, напряжением 100 200 В с производительностью не менее 150 л/ч и дегазации хлора при электролизе воды с добавлением хлористого натрия.

Заявляемый способ отличается от прототипа также тем, что после второй стадии микро- и ультрафильтрации дистиллированной воды часть воды возвращают на повторное ультрафиолетовое облучение, сорбционную обработку воды ведут на активированном угле, а направляемую на обработку дистиллированную воду получают путем двухступенчатой микрофильтрации, ионного обмена и электродиализной очистки.

Таким образом, заявляемый способ многостадийной обработки воды соответствует критерию изобретения "новизна".

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что установка для многостадийной обработки воды, содержащая узел подачи исходной воды, фильтрующий блок, блок сорбционной очистки, блок электролизной обработки воды в диафрагменных электролизерах с нерастворимыми электродами, в котором анодное пространство первого электролизера соединено с блоком сорбционной очистки, катодные пространства всех электролизеров последовательно соединены между собой, а выход катодного пространства последнего электролизера соединен со средством подачи исходной воды, узел отбора обработанной воды потребителю, насосы, вентили, отличается тем, что она снабжена ультрафиолетовым облучателем и соединенными с ним тремя микро- и ультрафильтрами, трехступенчатым озонатором, тремя генераторами озона, последовательно соединенными с тремя ступенями озонатора и параллельно подключенными к линии подачи атмосферного воздуха, содержащий воздушный фильтр, компрессор, холодильник и сушильную камеру, при этом блок сорбционной очистки содержит три фильтра с загрузкой из активированного угля, последовательно соединенные на входе с выходами трех ступеней озонатора, блок электролизной обработки воды содержит три электролизера, узел подачи воды включает средство подачи питьевой воды, соединенное через вентиль с фильтрующим блоком, выход которого параллельно подключен к трем ступеням озонатора, а также средство подачи дистиллированной воды параллельно соединенное с емкостью для хлористого натрия и через вентиль, сборник дистиллированной воды, насос и обратный клапан с ультрафиолетовым облучателем, последовательно установленными тремя микро- и ультрафильтрами и через вентиль со сборником апирогенной воды, причем, выход второго фильтра соединен через вентиль со сборником дистиллированной воды, выход сборника апирогенной воды через насос и вентиль соединен со входом 1 ступени озонатора, а выход емкости для хлористого натрия соединен со входами трех электролизеров, которые через вентили соединены также с выходами трех сорбционных фильтров, при этом выход первого фильтра через вентиль соединен со входом II ступени озонатора, выход второго фильтра через вентиль соединен со входом II ступени озонатора, а выход третьего фильтра через вентили параллельно соединен со сборниками озонированной и непирогенной воды, выходы из анодного пространства трех электролизеров соединены через вентили со входами трех сорбционных фильтров и через вентили со сборником анолита, выход из катодного пространства третьего электролизера через вентиль и насос, соединен с выходом сборника непирогенной воды и со входом ультрафиолетового облучателя, узел отбора обработанной воды потребителем содержит средства отбора воды, соединенные через вентили со сборниками непирогенной воды, озонированной и апирогенной воды, а также анолита и католита.

Это позволяет сделать вывод о том, что заявляемое техническое решение по многостадийной обработке воды соответствует критерию "существенные отличия", а заявляемые изобретения связаны между собой единым изобретательным замыслом.

Заявляемый способ многостадийной обработки воды реализуется с помощью установки многостадийной обработки воды, принципиальная гидравлическая схема которой приведена на чертеже.

Установка для многостадийной обработки воды состоит из входной линии 1 дистиллированной воды, подсоединенной через первый вентиль 2- 1 к емкости 3 для сбора дистиллированной воды, первый выход которой через второй вентиль 2-2 подключен к каналу слива воды, а второй ее выход через первый электронасос 4, обратный клапан 5 соединен со входом ультрафиолетового облучателя 6, выход которого через первый фильтр 7, второй фильтр 8, третий фильтр 9 и третий вентиль 2-3 подключен к входной емкости 10 для сбора апирогенной воды. Выход емкости 10 соединен с входным насосом 11 озонатора. Ультрафиолетовый облучатель 6 содержит собственно облучатель и стерилизатор, состоящий из бактерицидной лампы, экрана из трубы кварцевого стекла, резиновых прокладок, смонтированных между лампой и экраном и выполняющих одновременно роль амортизаторов, предохраняющих лампу и экран от ударов и вибраций, и герметизирующих приспособлений, предохраняющих пространство между лампой и экраном от попадания воды. Между экраном из кварцевой трубки и наружной трубой из непластифицированного поливинилхлорида при помощи резиновых прокладок организовано кольцевое пространство, по которому протекает стерилизуемая под воздействием ультрафиолетового излучения лампы 6 дистиллированная вода. При этом выход второго фильтра 8 соединен с отдельным входом емкости 3 для сбора дистиллированной воды.

Канал 12 питьевой воды через четвертый вентиль 204 и четвертый фильтр 13 подключен к третьему входу первого смесителя 14 озонатора, первый вход которого соединен через пятый вентиль 2-5 с выходом входного насоса 11. Линия 15 атмосферного воздуха через последовательно соединенные воздушный фильтр 16, компрессор 17, холодильник 18 и сушильную камеру 19 подключена ко входам первого генератора 20 озона, второго генератора 21 озона, третьего генератора 22 озона. Выход первого генератора 20 озона соединен со вторым входом первого смесителя 14 озонатора, выход второго генератора 21 озона подключен к второму смесителю 23, третий вход которого соединен с каналом 12 питьевой воды, выход третьего генератора 22 озона соединен с третьим смесителем 24 озонатора, также подключенного к каналу 12 питьевой воды. Выход первого смесителя 14 озонатора через 1-й сорбционный фильтр 25 и шестой вентиль 2-6 подключен ко второму смесителю 23 озонатора и через вентиль 2-28 ко входу первого ионизатора-электролизера 26. Выход второго смесителя 23 через 2-й сорбционный фильтр 27 и седьмой вентиль 2-7 соединен с третьим смесителем 24 озонатора и через вентиль 2-29 со входом второго ионизатора-электролизера 28. Выход третьего смесителя 24 озонатора через 3-й сорбционный фильтр 29, вентиль 2-8 подключен к емкости 30 для сбора озонированной питьевой воды, связанной с водопроводом 31, так называемой "родниковой" воды, свободной от токсических веществ и болезнетворных микроорганизмов. Выход третьего сорбционного фильтра 29 через вентиль 2-30 соединен со входом третьего ионизатора-электролизера 32 и через вентиль 2-9 с емкостью 33 для сбора непирогенной воды, соединенной через второй (выходной) насос 34 озонатора со входом ультрафиолетового облучателя 6 и имеющей выход 35 для потребителя. Входная линия 1 дистиллированной воды через десятый вентиль 2-10 соединена с емкостью 36 для сбора поваренной соли, выход которой через 11-й вентиль 2-11 подключен ко входу первого электролизера 26, через 12-й вентиль 2-12 ко входу второго электролизера 28 и через 13-й вентиль 2-13 подключен ко входу третьего электролизера 32.

Выход ионизированной воды-католита первого ионизатора 26 через 14-й вентиль 2-14 соединен со входом второго ионизатора-электролизера 28 и через 15-й вентиль 2-15 подключен к емкости 37 для сбора католита с pH 12, соединенной с выходом 38 для потребителя биологически активной (стимулирующей рост клеток) воды.

Выход ионизированной воды-анолита первого электролизера 26 через 16-й вентиль 2-16 соединен со входом 1-го сорбционного фильтра 25 и через 17-й вентиль 2-17 подключен к емкости 39 для сбора анолита, подсоединенной к выходу 40 бактерицидной ионизированной воды (анолита с pH 2). Выход католита второго электролизера 28 через 18-й вентиль 2-18 соединен со входом третьего электролизера 32 и через 19-й вентиль 2-19 с емкостью 37 для сбора католита (биологически активной воды), выход анолита второго электролизера 28 через вентиль 2-21 соединен со входом 2-го сорбционного фильтра 27 и через вентиль 2-20 подключен ко входу емкости 39 для сбора анолита.

Выход католита третьего электролизера 32 через вентиль 2-22 соединен с выходами вентилей 2-15, 2-19 и входом емкости 37 для сбора католита с pH 12, выход анолита третьего электролизера 32 через вентиль 2-24 соединен со входом 3-го сорбционного фильтра 29 и через 25-й вентиль 2-25 подключен ко входу 17-го вентиля 2-17, выходу 20-го вентиля 2-20 и входу емкости 39 для сбора анолита с pH 2. Выход 2-го фильтра 8 соединен через вентиль 2-26 с емкостью 3 для сбора дистиллированной воды. Выход 3-го фильтра 9 стерилизации через запорный вентиль 2-27 соединен с выходным каналом апирогенной воды первой стадии. Каждый ионизатор-электролизер 26, 28, 32 воды, выполненный в виде модуля, состоит из наружного цилиндрического электрода-катода и коаксиального внутреннего цилиндрического электрода-анода, между которыми расположен цилиндр из полупроницаемого материала, закрепленного на верхнем изоляторе фланца и нижнем диске при помощи бандажей. Внутренний электрод в нижней части имеет перфорацию. Через патрубок вода поступает в распределитель и правым краном регулируется ее расход католита, а левым краном расход анолита. Положительный полюс подключается к контакту внутреннего электрода, а отрицательный полюс подсоединяется к контакту наружного электрода. Анолит вытекает через правый патрубок, а католит через левый патрубок, которые сделаны в верхнем изоляторе фланца, закрепленном на верхней части наружного электрода при помощи болтов.

Нижняя часть модульного ионизатора-электролизера 26,28,32 при помощи болтов монтируется в стационарный или передвижной ионизатор воды, где на шасси закреплены ряды модулей, емкость для анолита 39 и емкость 37 для сбора католита, а также пульт управления. Электролизеры 26,28,32 подключаются к сети трехфазного переменного тока гибким четырехжильным кабелем со штекером и к водопроводу гибким шлангом.

Заявляемый способ многостадийной обработки воды реализуется с помощью установки для его осуществления, которая работает следующим образом.

Из входной линии 1 дистиллированная вода, полученная в блоке электродиализной очистки установки с производительностью 40 л/ч, подается через первый вентиль 2-1 в емкость 3 для сбора дистиллированной воды и с помощью первого электронасоса 4 прокачивается через обратный клапан 5 и ультрафиолетовый облучатель 6 на первую стадию апирогенизации. Производительность апирогенной воды не менее 10 л/ч достигается путем использования ультрафиолетового облучателя, микро- и ультрафильтрации. Дистиллированная вода посредством первого электронасоса 4 циркулирует по магистрали емкость 3 облучатель 6 первый 7, второй 8, третий 9 фильтры стерилизации с линейной скоростью, превышающей скорость размножения микрофлоры. Скорость потока и давление в узле предварительной апирогенизации регулируется вентилями 2-3, 2-26. При этом производится непрерывный отбор апирогенной воды через канал первый 7 второй 8, фильтры и вентиль 2-26. Контроль за давлением воды осуществляется с помощью манометров (не указаны). В случае отклонения от заданных параметров происходит отключение первого электронасоса 4. При выходе контрольных и регулируемых устройств из строя срабатывает предохранительный клапан 2-2 на емкости 3. Для защиты зоны раздачи непирогенной воды предусмотрено ее дополнительное облучение бактерицидной лампой. При этом собственно облучатель, служащий для стерилизации арматуры на выходе апирогенной воды потребителю 35, состоит также из бактерицидной лампы.

Поток апирогенной воды из входной емкости 10 через пятый 2-5 вентиль направляют под первым давлением входного насоса 11 на первый вход первого смесителя 14 озонатора, на второй вход которого под вторым давлением подают озоно-воздушную смесь с выхода первого генератора 20 озона, полученного в нем из линии атмосферного воздуха, прокачиваемого через последовательно соединенные воздушный фильтр 16, очищающий воздух от взвешенных веществ (пыли), компрессор 17, создающий второе давление воздушному потоку, холодильник 18, охлаждающий воздух до температуры 7oC, сушильную камеру 19 без нагрева и тихий электрический разряд высоковольтного напряжения ( не более 3 кВ) самого генератора 20, 21, 22 озона. Сушильная камера 19, представляющая собой две цилиндрические емкости, наполненные силикагелем или алюмогелем, обеспечивает после сушки остаточную влагу в воздухе не более 0,05 г/м3, что соответствует точке росы 48oC.

В комплексе холодильник 18 и сушильная камера 19 без нагрева осуществляют двухступенчатую осушку атмосферного воздуха. В первом смесителе 14 озонатора происходит растворение озоно-воздушной смеси в воде, подаваемой в первом режиме работы установки из емкости 10 для сбора апирогенной воды, и в воде, подаваемой в третьем режиме работы установки из канала 12 питьевой воды через 4-й вентиль 2-4 и фильтр 13. Перемешивание (барботирование) озоно-воздушной смеси в воде смесителей 14, 23, 24 осуществляется с помощью специальных эжекторов, основанных на разряжении, и электрических мешалок пропеллерного типа путем пропускания через слой воды пузырьков озоно-воздушной смеси, подаваемой из труб с отверстиями.

Режим N 1 получения непирогенной воды. Озонированная вода с выхода первого смесителя 14 через 1-й сорбционный фильтр 25 поступает на первый вход второго смесителя 23 озонатора через 6-й вентиль 2-6 и через вентиль 2-28 на вход первого ионизатора 26 воды. На второй вход второго смесителя 23 озонатора подают озоно-воздушную смесь с выхода второго генератора 21 озона и после перемешивания озонированная вода с выхода второго смесителя 23 через 2-й сорбционный фильтр 27, 7-й вентиль 2-7 подается на первый вход третьего смесителя 24 и через вентиль 2-29 на вход второго ионизатора 28 воды. На второй вход третьего смесителя 24 озонатора подают озоно-воздушную смесь с входа третьего генератора озона 22 и после барботирования озонированная вода с выхода третьего смесителя 24 через 3-й сорбционный фильтр 29 поступает через вентили 2-30, 2-9 в емкость 33 для сбора непирогенной воды и через вентиль 2-30 на вход третьего ионизатора воды 32. При этом с помощью второго насоса 34 вода из емкости 33 для сбора непирогенной воды подается на вход ультрафиолетового облучателя 6 для повторной обработки.

С целью повышения степени очистки и увеличения продолжительности фильтрацикла, непирогенную воду, перед применением для изготовления инъекционных растворов лекарственных средств, подвергают трехступенчатой электролизной ионизации, причем, поток, отведенный из прианодного пространства первой степени ионизатора 26 анолит ионизированной воды, направляют через вентиль 2-16 на подпитку потока перед 1-м сорбционным фильтром 25 озонатора, а поток, отведенный из прикатодного пространства католит ионизированной воды первого ионизатора 26, через вентиль 2-14 подают на вход второй ступени ионизатора 28, после чего, поток, отведенный из прикатодного пространства второго ионизатора 28 католит ионизированной воды, направляют через вентиль 2-18 на вход третьего ионизатора 32, а поток, отведенный из прианодного пространства ионизатора 32 анолит второй ступени направляют через вентиль 2-21 на подпитку потока перед 2-м сорбционным фильтром 27 озонатора, поток, отведенный из прианодного пространства третьей ступени ионизатора 32, через вентиль 2-24 направляют на подпитку потока перед 3-м фильтром 29, а поток, отведенный из прикатодного пространства третьего ионизатора 32, через вентиль 2-23 направляют на подпитку исходного потока воды на вход ультрафиолетового облучателя 6 для вторичной обработки непирогенной воды. Биологически активная, ионизированная вода из прикатодного пространства ионизаторов-электролизеров 26, 28, 32 через вентили 2-15, 2-19, 2-22 направляется в емкость 37 для сбора католита с pH не менее 11. Анолит ионизаторов 26, 28, 32 через вентили 2-17, 2-20, 2-25 поступает в емкость 39 для сбора бактерицидной ионизированной воды с pH не более 3.

Режим N 2 ускоренного получения ионизированной воды. Получение ионизированной воды с заданными концентрациями pH для внутреннего введения (pH 12) и наружного применения (pH 2) осуществляется на дистиллированной (очищенной) воде, подаваемой из входной линии 1 через вентиль 2-10 в емкость 36 для сбора поваренной соли. Раствор поваренной соли из емкости 36 с помощью третьего насоса (не указан) подают через вентиль 2-11 на вход первого ионизатора 26, через вентиль 2-12 на вход второго ионизатора 28, а через вентиль 2-13 на вход третьего ионизатора 32. Таким образом, дистиллированная вода с добавлением поваренной соли заполняет пространство между электродами и полупроницаемыми перегородками каждой ступени ионизаторов-электролизеров 26, 28, 32. На электроды (анод и катод) подается постоянный ток силой не более 300 А напряжением 100-200 В, и происходит ионизация воды с производительностью не менее 150 л/ч.

Ионизацию дистиллированной воды осуществляют путем получения кислой воды с избытком положительных ионов (анолит), где pH может регулироваться в пределах 2 7, и щелочной воды с избытком отрицательных ионов (католит), где pH регулируется в пределах 7 12.

В режиме ускоренного получения ионизированной воды величина pH фракций ионизированного раствора в анодном пространстве каждого ионизатора 26, 28, 32 (анолит) достигает величины, близкой к 2, а в катодном пространстве (католит) близкой к 12. Анолит и католит отводятся раздельно через соответствующие запорные краны (вентили 2-17, 2-20, 2-25 и 2-15, 2-19, 2-22) в приемные емкости анолита 39 и католита 37. Контроль и регулирование pH-величины осуществляются датчиками (не показаны) с измерительным электродом и электродом сравнения pH-метра, соединенными с автоматическим потенциометром, имеющим регулятор и исполнительный механизм. При прохождении фракциями ионизированной воды через вентили, где установлены датчики, на pH метр подается электросигнал, который, воздействуя на исполнительный механизм (не указан), регулирует подачу исходной воды.

Для того, чтобы исключить возможность загрязнения ионизированной воды, в качестве материала для электродов ионизаторов 26, 28, 32 используют платинированный титан и осуществляют дегазацию ионизированной воды для удаления из нее хлора (не указан), так как исходную дистиллированную воду дополнительно минерализуют путем добавления поваренной соли из расчета 1 г/л. Вода проходит через расходомер, регулируемый краном для анолита, и расходомер, регулируемый краном для католита. Анолит и католит при помощи сливных шлангов поступают в соответствующие емкости 39 и 37, из которых насосом (не указан) по гибкому шлангу 40 подается анолит, а другим насосом по гибкому шлангу 38 подают католит потребителю. Пульт управления оборудован амперметром, вольтметром, приборами для непрерывного определения величины pH католита и pH анолита. Внутри пульта смонтирован выпрямитель, регулятор напряжения и пускатель. На пульте управления установлены пусковые кнопки для общего пуска, насоса анолита, насоса католита и пускателя постоянного тока на электроды ионизаторов 26, 28, 32. Каждый ионизатор рассчитан на заданную производительность, собирается из модулей, рассчитанных на минимальную производительность, и в процессе эксплуатации по мере необходимости часть модулей отключается и включается в работу, а также может быстро заменяться с целью восстановления. Регулирование величины pH в анодной и катодной зоне каждого ионизатора 26, 28, 32 может осуществляться путем изменения плотности тока, величины напряжения подаваемого постоянного тока на электроды, величины продолжительности электролиза.

Таким образом, удается извлечь из ионизированной воды (анолита) ее действующее начало гипохлорит натрия, обладающий сильным бактерицидным свойством, способным обезвреживать биологические яды, а католит используют в качестве биологически активного бальзама для стимулирования роста клеток при заживлении ран и ожогов организма человека. Для увеличения количества получаемой ионизированной воды выходы анолита всех трех ступеней ионизаторов 26, 28, 32 соединены на прямую ( вентили 2-17, 2-20 и 2-25 открыты) с емкостью 39 для сбора анолита с pH 2, а выходы прикатодного пространства всех трех ионизаторов 26, 28, 32 подключены на прямую (вентили 2-15, 2-19, 2-22 открыты) с емкостью 37 для сбора католита pH 12.

Режим N 3 получения "родниковой" воды (обеззараживание озоном). Данный режим служит для приготовления озонированной питьевой воды, особенно необходимой медицинской службе ВС в полевых условиях в весенние и осенние паводки и летом в период цветения воды. В этом режиме способность озона обесцвечивать воду имеет особое значение для северных районов страны, где используется вода с повышенной цветностью, обусловленной присутствием в воде гуминовых кислот растительного происхождения. В этом режиме озон получается способом пропускания воздуха через тихий электрический разряд высокого напряжения, но не в чистом виде, а в смеси с воздухом, с помощью трех генераторов 20, 21, 22 озона. Сначала атмосферный воздух, взятый из линии 15, фильтруют с помощью фильтра 16 для очистки от пыли и воздушным компрессором 17 нагнетают в холодильник 18, откуда его подают в сушильную камеру 19. Охлажденный и осушенный воздух направляют в генераторы 20, 21, 22 озона.

Концентрация озона в озоно-воздушной смеси составляет не менее 5-10 г/м3. Напряжение в 3 кВ подается на каждый генератор озона 20, 21, 22 от повышающего трансформатора по высоковольтному кабелю. Заключительным этапом является быстрое и полное смешение в 1-м, 2-ом, 3-м смесителях 14, 23, 24 озоно-воздушной смеси с большим количеством питьевой воды, подаваемой из канала 12 на третий вход первого 14, второго 23 и третьего 24 смесителей озонатора.

Диффузия озона в виде мельчайших пузырьков в толщу воды осуществляется через пористые трубки, размещенные в основании смесителей 14, 23, 24. Для ускорения процесса растворения озона, питьевая вода и озонированный воздух, подаваемый от генераторов 20, 21, 22 озона, циркулируют навстречу друг другу. Озонируемую питьевую воду выпускают с выхода 3-го смесителя 24 озонатора через 3-й сорбционный фильтр 29, вентиль 2-3 в емкость 30 для сбора озонированной питьевой воды "родниковой".

В практике санитарного контроля учитывается озонопотребность воды, слагаемая из озонопоглощаемости и величины остаточного озона. При этом следует иметь в виду, что не весь озон, вводимый в воду, участвует в процессе окисления. Количество остаточного озона в воде резко уменьшается в первые минуты, так как часть озона кроме разложения тратиться еще на продолжение более глубокого окисления веществ, содержащихся в воде. Затем уменьшение количества озона замедляется и остаточный озон сохраняется в воде от нескольких минут до часа и более в зависимости от его первоначального количества и состава воды. Содержание остаточного озона после смесителей 14, 23, 24 находится в пределах 0,2 0,4 мг/л с погрешностью не более 0,05 мг/л. Доза озона на входе смесителей 14, 23. 24 регулируется в пределах 1 6 мл/л в зависимости от качественных показателей исходной воды. Для снижения цветности и числа бактерий на 100% доза озона должна быть не менее 5 мг/л. Продолжительность разложения озона в воде в значительной степени зависит от величины водородного показателя pH с повышением ее значения скорость распада озона в воде резко увеличивается. Время контактного воздействия озоно-воздушной смеси на воду в смесителях 14, 23, 24 составляет до 15 16 мин. Производительность озонатора установки не менее 5 г озона в 1 ч.

Заявляемый способ многостадийной обработки воды и установка для его осуществления позволяют повысить степень очистки дистиллированной воды от пирогенных веществ (микроорганизмов) бактериального и животного происхождения за счет комплексного ( одновременного и неоднократного) воздействия ультрафиолетового облучения, компрессированного трехступенчатого озонирования озоно-воздушной смесью и электролизной ионизации воды;

получить биологически активную, ионизированную воду (католит с pH не менее 11), стимулирующую заживление ран, ожогов и лечение других заболеваний;

получить бактерицидную, стерилизующую, ионизированную воду (анолит с pH не более 3);

получить "родниковую" питьевую воду, свободную от токсических веществ, болезнетворных микроорганизмов и канцерогенных микроэлементов - обеззараженную, обесцвеченную и без запахов воду.

Качество получаемой непирогенной воды, предназначенной для изготовления инъекционных и стерильных растворов лекарственных средств, улучшается путем снижения в ней концентрации болезнетворных, токсических и канцерогенных микроэлементов. В частности, применение компрессированного озонирования с последующей сорбцией на активированном угле в фильтрах 25, 27, 29 устраняет из воды даже N-нитрозамин, оказывает сильное бактерицидное воздействие на бактерии и вирусы, особенно болезнетворные энтеровирусы человека. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ многостадийной обработки воды, включающий фильтрацию, сорбцию, ступенчатую обработку воды в диафрагменных электролизерах с нерастворимыми электродами, при котором анолит направляют на подпитку потока воды перед сорбцией, а католит после каждой ступени электролиза поступает на следующую с отведением потока из последней ступени на подпитку исходной воды, отбор обработанной воды потребителем, отличающийся тем, что обработке подвергают питьевую и/или дистиллированную воду с дополнительным воздействием на нее ультрафиолетового облучения и озонирования при проведении стадий озонирования, сорбции и электролиза трехступенчатой обработкой в параллельно-последовательном режиме, при котором питьевую воду после фильтрации тремя параллельными потоками сначала подают на озонирование путем смешения воды на каждой ступени с озоновоздушной смесью, генерируемой из воздуха, а затем на сорбцию и электролиз, на который независимо также тремя параллельными потоками подают дистиллированную воду с добавлением в нее хлористого натрия, при этом остальной поток дистиллированной воды направляют на ультрафиолетовое облучение, трехстадийную микро- и ультрафильтрацию с отводом воды в сборник апирогенной воды и далее на I ступень озонирования, причем поток после I ступени сорбции подают на I ступень электролиза и/или на II ступень озонирования, поток воды после II ступени сорбции направляют на II ступень электролиза и/или на III ступень озонирования, а поток после III ступени сорбции подают на III ступень электролиза и/или отводят в сборник озонированной воды, и/или в сборник непирогенной воды, анолит после каждой ступени электролиза подают на подпитку воды перед соответствующей ступенью сорбции или направляют в сборник анолита, католит после III ступени электролиза смешивают с католитом I и II ступени и направляют в сборник католита или смешивают с потоком воды из сборника непирогенной воды и подают на подпитку дистиллированной воды перед ультрафиолетовым облучением и далее возвращают на I ступень озонирования для повторной обработки, а отбор обработанной воды потребителем осуществляют из сборника непирогенной воды после повторного цикла обработки в виде непирогенно-ионизированной воды, из сборников апирогенной и озонированной воды, а также из сборников анолита и католита.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что озонирование воды ведут озоновоздушной смесью, генерируемой из воздуха, при ее воздействии на воду циклами с регулируемой дозой 1 6 мг/л в течение 10 15 мин и интервалами между ними 20 25 мин, при суммарной концентрации остаточного озона после смешивания в пределах (0,2 0,4) 0,05 мг/л.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что озоновоздушную смесь получают в трех генераторах путем подачи в них атмосферного воздуха после его фильтрования, охлаждения и осушки до величины остаточной влаги не более 0,05 г/м3 и пропускания осушенного воздуха через тихий электрический разряд высоковольтного напряжения не более 3 кВ.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что трехступенчатую обработку воды электролизом в диафрагменных электролизерах ведут на платинированных титановых электродах при силе тока не более 300 А, напряжением 100 200 В с производительностью не менее 150 л/ч и дегазации хлора при электролизе воды с добавлением хлористого натрия.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после второй стадии микро- и ультрафильтрации дистиллированной воды часть воды возвращают на повторное ультрафиолетовое облучение.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сорбционную обработку воды ведут на активированном угле.

7. Способ по пп. 1, 4 и 5, отличающийся тем, что направляемую на обработку дистиллированную воду получают путем двухступенчатой микрофильтрации, ионного обмена и электродиализной очистки.

8. Установка для многостадийной обработки воды, содержащая узел подачи исходной воды, фильтрующий блок, блок сорбционной очистки, блок электролизной обработки воды в диафрагменных электролизерах с нерастворимыми электродами, в котором анодное пространство первого электролизера соединено с блоком сорбционной очистки, катодные пространства всех электролизеров последовательно соединены между собой, а выход катодного пространства последнего электролизера соединен со средством подачи исходной воды, узел отбора обработанной воды потребителю, насосы, вентили, отличающаяся тем, что она снабжена ультрафиолетовым облучателем и соединенными с ним тремя микро- и ультрафильтрами, трехступенчатым озонатором, тремя генераторами озона, последовательно соединенными с тремя ступенями озонатора и параллельно подключенными к линии подачи атмосферного воздуха, содержащей воздушный фильтр, компрессор, холодильник и сушильную камеру, при этом блок сорбционной очистки содержит три фильтра с загрузкой из активированного угля, последовательно соединенные на входе с выходами трех ступеней озонатора, блок электролизной обработки воды содержит три электролизера, узел подачи воды включает средство подачи питьевой воды, соединенное через вентиль с фильтрующим блоком, выход которого параллельно подключен к трем ступеням озонатора, а также средство подачи дистиллированной воды, параллельно соединенное с емкостью для хлористого натрия и через вентиль, сборник дистиллированной воды, насос и обратный клапан с ультрафиолетовым облучателем, последовательно установленными тремя микро- и ультрафильтрами и через вентиль со сборником апирогенной воды, причем выход второго фильтра соединен через вентиль со сборником дистиллированной воды, выход сборника апирогенной воды через насос и вентиль соединен с входом I ступени озонатора, а выход емкости для хлористого натрия соединен с входами трех электролизеров, которые через вентили соединены также с выходами трех сорбционньк фильтров, при этом выход первого фильтра через вентиль соединен с входом II ступени озонатора, выход второго фильтра через вентиль соединен с входом III ступени озонатора, а выход третьего фильтра через вентили параллельно соединен со сборниками озонированной и непирогенной воды, выходы из анодного пространства трех электролизеров соединены через вентили с входами трех сорбционных фильтров и через вентили со сборником анолита, выход из катодного пространства третьего электролизера через вентиль и насос соединен с выходом сборника непирогенной воды и входом ультрафиолетового облучателя, узел отбора обработанной воды потребителем содержит средства отбора воды, соединенные через вентили со сборниками непирогенной воды, озонированной и апирогенной воды, а также анолита и католита.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru