CZ20196A3 - Způsob čištění vody a přístroj k jeho provádění - Google Patents

Description

Tento vynález se týká způsobu čištění vody a přístroje, jenž deaktivuje anebo ničí mikroorganismy, pro účely bakteriolýzy, virolýzy, dezinfekce anebo sterilizace.

Dosavadní stav techniky

Již byly vyvinuty a navrženy různé postupy k provádění bakteriolýzy, dezinfekce a sterilizace prostřednictvím účinného ničení mikroorganismů, včetně bakterií jako Pseudomas aeruginosa a Escherichia coli a jiné Eumycites, a minutových virů. Avšak nebral přiměřeně v mikroorganismů. Například, žádný z těchto známých postupů úvahu příslušné vlastnosti elektrochemická sterilizace je založena na předpokladu uvedení mikroorganismů do kontaktu s povrchem elektrody anebo dielektrické substance, aby se zmařily jejich biochemické reakce. Povrch bakterie má typicky negativní náboj a je přitahován k pozitivní elektrodě a je ničen kontaktem.

bakterií zvyšuje, tyto vykazují bakterie akumuluje protoplazma, proteinem. Takto tudíž mají účinný elektrický štít. To způsobuje zmenšení baktericidní funkce, což činí udržování a řízení elektrody náchylné ke vzniku problémů a výsledkem je tomu odpovídající obtížná praktická aplikace.

Avšak, když se velikost stav, v němž se uvnitř která chrání bakterii

g.QAg.í.At.a_,yyjiá..i.g.za.

Tento vynález je založen na nutném vzetí v úvahu mechanismu, jímž jsou mikrorganismy ničeny. Bylo zjištěno, že když jsou bakterie ničeny, emitují cytoplazrau před kontaktem s pozitivní elektrodou. Bakterie mohou být považovány za mikrokondenzátory, jejich buněčná membrána je ničena, když je na ně působeno elektrickým nábojem v elektrickém poli a náboj přesahuje příslušnou elektrostatickou kapacitu.

Způsob čištění vody podle tohoto vynálezu zahrnuje zavádění vody k ošetření do zpracovatelské komory, mající katodu a anodu proti sobě a aplikaci elektrické energie k deaktivaci nebo zničení mikroorganismů ve vodě. Současně jsou prováděny kroky k zabránění kontaktu mezi anodou a mikroorganismy a mezi anodou a deaktivovanými anebo zničenými substancemi. Prostřednictvím vibrace vody v blízkosti anody a/nebo vibrací anody je způsobeno, že voda v blízkostí anody proudí od anody. Deaktivované nebo zničené substance, obsahující zbytky produkované jako výsledek daného zpracování, jsou pak odstraňovány jak uvnitř, tak vně komory a je dodávána čištěná voda.

Pomocí tohoto vynálezu, protože je destrukce buněčných membrán způsobována aplikací elektrické energie za podmínek, kdy mikroorganismy nepřicházejí do styku s anodou, jsou řešeny problémy kontaktu anody s těmito zbytky a mikroorganismy. Obzvláště může být zabráněno snížením účinnosti anody. Navíc, protože údržba a řízení elektrod jsou odpovídájícně snazší, nedochází zde k žádnému poklesu baktericidní účinnosti. Podle toho jsou tento způsob a přístroj výhodné v tom, že množství elektrické energie potřebné k aplikaci může být malé. Je možno čistit velká množství vody a je-li to žádoucí, je možné získávat také poločistou vodu.

Nečistoty ve vodě mohou být odstraňovány hnáním vody přes filtry s vysokou účinností. V čistícím pochodu samotném je na mikroorganismy aplikována silná elektrická energie a bubliny plynu produkované ve vodě ke zpracování mohou být odděleně rozbíjeny aplikací ultrazvukových vln na vódný roztok.

Přístroj k čištění vody podle tohoto vynálezu zahrnuje zpracovatelskou komoru s katodou a anodou proti sobě; prostředky pro aplikaci elektrické energie na mikroorganismy obsažené ve vodě; prostředky pro vibraci vody v blízkosti anody a/nebo anody; a prostředky pro odstraňování zbytků uvnitř a vně této komory.

Tento vynález zajišťuje způsob čištění vody elektrolýzou, v níž jsou mikroorganismy udržovány mimo kontakt s elektrodou. Toto je rovněž popsáno ve spoluprojednávané patentové žádosti, podané pod stejnými jmény a v témže datu, s názvem Způsob deaktivace anebo destrukce mikroorganismů.

Přístroj k čištění vody může rovněž obsahovat průtokové zařízení pro vodný roztok ke zpracování za použití otáčející se anody. Prostředkem odstraňování zbytků v přístroji je přednostně jednoduché anodové síto nebo anodový filtr nebo jejich spojení, uspořádané uvnitř a mimo zpracovatelské komory. Prostředky vibrace roztoku v přístroji mohou obsahovat ultrazvukový vibrátor uspořádaný blízko anody. Prostředky vibrace anody mohou obsahovat vibrátor připojený k pouzdru elektrody vybaveném anodou a katodou. Průtokové prostředky, prostředky vibrace roztoku, prostředky vibrace anody, prostředky odstraňování zbytků a filtr vysoké účinnosti, jak je popsáno výše, jsou používány ve spojení.

Je-li to žádoucí, přístroj tohoto vynálezu může zahrnovat pluralitu spolu spojených zpracovatelských komor.

Postupný průchod vody ke zpracování těmito komorami může dále zvyšovat účinnost čištění.

Tento vynález je zaměřen na explozivní ničení membrány buněk mikroorganismů aplikací elektrické energie na mikroorganismy prostřednictvím kapaliny, v elektrickém poli, k podpoře osmózy uvnitř a vně buněk mikroorganismů. Zatímco příklad použití kapaliny mající elektrické pole obsahuje aplikaci proudu na mikroorganismy obsahující kapalinu samotnou pomocí elektrody, elektroda a mikroorganismy, na něž je aplikována elektrická energie, nejsou v kontaktu. Prostředek aplikace proudu může být prostřednictvím nějakého vodivého nebo nevodivého media.

V této specifikaci se pojem voda ke zpracování týká roztoku, obsahujícího mikroorganismy jako jsou bakterie nebo minutové viry, jako je voda z kohoutku a jiná pitná voda, voda na mytí ke sterilizaci rukou a nohou, voda studené a teplé koupele, voda v bazénu a čistící voda k čištění průmyslových produktů. Tudíž, pojem voda ke zpracování je užit v širokém smyslu jako generický termín pro medium potřebné k deaktivaci anebo destrukci mikroorganismů. Elektrická energie, jež se používá, se může měnit od nízké k vysoké anebo slabé až silné intenzity, a je nastavena podle objemu vody ke zpracování čištěním, velikosti čistícího přístroje a jiných podmínek.

Pojem čištění (purifíkace) se užívá jako konceptuální termín, obsahující bakteriolýzu, virolýzu, dezinfekci a sterilizaci mikroorganismů a odstraňování organických nečistot.

Pojem buněčná membrána se používá v širokém smyslu a týká se genericky hraniční membrány, vnější membrány, membrány na rozhraní fází, protoplazmové membrány nebo stěny buňky, která odděluje protoplazmu dané buňky od vnějšku.

Pojem explozivně ničící se zde používá jako přímo se týkající stavů, kde dochází k silné kontrakci membrány, buněčné membrány s vysoce silnou elasticitou, takže se obsah buňky (protoplazma) rozstříkne ven a rozptýlí radiálně ve všech směrech; kde má buněčná membrána nízkou elasticitu a vnitřní tlak v buňce je značný, takže nastává lokální destrukce buněčné membrány působící translační rozstříknutí s malým periferním rozptýlením; či kde má buněčná membrána slabou elasticitu a vnější tlak je relativně nízký, takže dochází k trans 1ačnímu rozstřiku a perifernímu rozptýlení. Týž pojem se používá v širokém smyslu při obecném odkazu na destrukci, obsahující zničení vnitřního napětí buňky, stejně jako chemický rozklad, dehydrataci, koagulaci, tavení, perforaci atd., jež jsou typickými jevy bakteriální destrukce.

Pojem nabitá voda zde používaný, se týká genericky nabíjení vody, akumulátorové vody, funkční vody, vody elektrolytického zpracování, vody potenciální vysoké oxidace, silně kyselého elektrolytického regeneračního vodného roztoku, ionizované vody, neionizované vody anebo elektrifikované vody. Fráze aplikování proudu, není omezena na použití proudu přes vodivé medium, například, roztok vodivé substance jako je NaCl, ale rovněž obsahuje aplikaci proudu přes tekutinu, u níž se obecně neočekává, že bude vodivou, jako například purifikované voda. Bylo potvrzeno, že když se proud použije potom, co jsou životaschopné mikroorganismy suspendovány v purifikované vodě, získá se proud, který je menší, než ve vodivém mediu. To je zřejmě výsledek efektu spojité vodivosti (druh toku proudu nevodivým mediem), která existuje mezi mikroorganismy, jímž mikroorganismy vytvářejí konstantní proud ve směru kladné elektrody.

Pojem osmóza se týká jevu vody v roztoku pohybující se směrem ke straně s vyšší koncentrací, když je rozdělena vodou nepropouštějící, ve vodě nerozpustnou membránou. Když se osmotický tlak zvýší, působí destrukcí buněčné membrány. Pojem nezvrátítelná změna se používá genericky při odkazu na stavy, v nichž buněčná membrána inhibuje pohyb substancí, buněčná membrána sama je změněna nebo modifikována, či je daná protoplazma změněna nebo modifikována.

Přehled obrázku na výkrese

Vynález bude nyní dále popsán pouze pomocí příkladu, s odkazem na přístroj zobrazený v následujících výkresech, v nichž je:

Obr. 1 - názorný boční řez přístrojem na čištění vody, který je prvním ztvárněním tohoto vynálezu.

Obr. 2 - názorný pohled řezem podél linie A-A z Obr. 1.

Obr. 3 - perspektivní pohled zobrazující částečný řez otáčejícím se tělesem z Obr. 1.

Obr. A - názorný boční řez přístrojem na čištění vody, který je. druhým ztvárněním tohoto vynálezu.

Obr. 5 - názorný boční řez přístrojem na čištění vody, který je třetím ztvárněním tohoto vynálezu.

Obr. 6 - názorný pohled řezem prostředkem na odstraňování zbytků, učiněný podél linie B-B z Obr. 5.

Příklady provedeni vynálezu

Obr. 1 až 3 znázorňují přístroj na čištění vody, vybavený anodou 2_ v podobě otáčivého tělesa A. ve zpracovatelské komoře 2.» ke kontinuálnímu ošetřování vody ke zpracování i., pod pozitivním tokem. Jak znázorňuje Obr. 2, zpracovatelská komora 2. obsahuje levý a pravý válcovitý díl

5. a 6_, spojené centrálním úzkým dílem 7.. Otáčivá tělesa

4. a §. jsou uspořádána tak, že se mohou volně otáčet v osách válcovitých dílů X, respektive 6.. Pluralita katod 9. je uspořádána okolo obvodu v umístěních tak, aby obklopovaly otáčivá tělesa 4. a 8_. Proud vody dopadá na přepážkové desky 21 uvnitř zpracovatelské komory 2. obklopujíce hlavně obvod anody 2..

Pluralita zakřivených lopatek 10 je připevněna k dílům válcovitého hřídele otáčejících se těles 4. a 8_. Otáčející se těleso 4. je vybaveno vstupem přívodu 11 pro zavádění vody ke zpracování X. Otáčivé těleso 8, je vybaveno odtokovým výstupem 12 pro odtékání čištěné vody. Pluralita štěrbin 13. pro vstup vody je vytvořena v hřídeli otáčejícího se tělesa 4_. Štěrbiny odtokové vody 14 jsou uspořádány v hřídeli druhého otáčejícího se tělesa 8.. Otáčející se těleso 4. funguje jako anoda 3., a první desky 15, vyrobené z platiny, jsou upevněny uvnitř hřídele jako nerozpustné anody. Lopatky 10 jsou vyrobeny z titanu a slouží jako druhé anodové desky.

Otáčející se těleso 4. zajištuje prostředek, pomocí něhož je způsobeno, že voda ke zpracování v blízkosti anody

3. proudí od anody 3_.

Na dně zpracovatelské komory je zajištěn ultrazvukový vibrátor 16 a anodové síto 17.. Ultrazvukový vibrátor 16 je umístěn blízko otáčivého tělesa 4,/anody 3.. Vibrátor aplikuje vibrace na vodu ke zpracování v blízkosti anody 3.; rovněž ničí bubliny plynu produkované ve vodě, když je elektrická energie aplikována proudem mezi katodou 2. a anodou 3.,

Anodové síto 17 slouží k odstraňování zbytků. Je uspořádáno na dně úzkého dílu 7. mezi válcovitými díly 5. a 6.· Velké množství zbytků 18 je produkováno, když jsou mikroorganismy deaktivovány anebo zničeny. Anodové síto 17 zachycuje tyto zbytky během toku zleva doprava na Obr. 1 a 2. Zbytky jsou odvodněny a odstraněny přes drenáž odpadu

19. Po odstranění zbytků je purifikovaná voda buď odstraněna jako taková anebo dále čištěna průchodem do filtru s vysokou účinností 20 a pak vyvedena.

Obr. 4 znázorňuje přístroj sledující provádění přerušovaného zpracování (tak zvané várkové zpracování). Ve zpracovatelské komoře 31 je zajištěna anoda 33 a je otáčena motorem 32, aby způsobila pozitivní proud vody 30 ke zpracování. Anoda 33 je zajištěna v podobě otáčejícího tělesa a je zformována integrováním válcovité hřídele 35. a lopatek 35 do jediné jednotky použitím nerozpustného anodového materiálu. Ve válcovité hřídeli 34 je uspořádáno velké množství rozstřikovacích otvorů. Pluralita katod 37 je uspořádána v umístěních, tak aby obklopovala periferii této anody 33 na stěnách zpracovatelské komory 31. Otáčející anoda 33 působí, že voda ke zpracování v blízkosti anody :33. proudí od anody 33.

Na dně zpracovatelské komory 31 je uspořádán ultrazvukový vibrátor 3g a je umístěn blízko anody 33. Vibrátor 38 aplikuje vibrace na vodu ke zpracování v blízkosti anody 33 a rovněž ničí bubliny plynu, jež mohou být produkovány, když je na mikroorganismy aplikována vysoká úroveň elektrické energie.

Ke zpracovatelské komoře 31 je připojeno odtokové potrubí 39 a obsahuje zařízení na odstraňování odpadků v podobě anodového síta 40.. Anodové síto 40 je přizpůsobeno na pozitivní odstraňování zbytků 41 z vody. Anodové síto 40. je uspořádáno uvnitř horizontálního válcovitého pouzdra 41 tak, že zbytky jsou přitahovány k anodovému sítu 40 když voda ke zpracování protéká pouzdrem 41. po čemž jsou tyto zbytky odvodněny přes jejich odtokový kanál 42 . Ač může být po odstranění zbytků 41 purifikovaná voda odvodněna tak jak je, může být rovněž odvodněna v podobě poločisté vody prostřednictvím odstranění nečistot důsledkem jejího dodatečného průtoku filtrem vysoké účinnosti 43.

Podle jak prvního, tak druhého ztvárnění, voda ke zpracování 30 v blízkosti anody proudí ve směru od anody

33. Protože proud proudí vodou ke zpracování 30, jež zaplnila vnitřek zpracovatelské komory 31 mezi katodou 37 a

9anodou XX, na mikroorganismy ve vodě ke zpracování 30 je aplikována elektrická energie. Osmóza uvnitř a vně buněčné membrány může být takto podporována tak, že buněčná membrána je explozivně destruována, buňky se hroutí, uvolňuje se cytoplazma (protoplazma), a velké množství mikroorganismů je v podstatě kompletně deaktivováno anebo zničeno.

Následkem této deaktivace a destrukce je produkováno velké množství zbytků (odpadu) 41. Zbytky 41 a další materiály jsou ve vodě smíchány. Avšak, protože se tyto materiály nepřibližují k anodě XX, jako výsledek jejich míchání otáčivým tělesem, ale spíše proudí ve směru od anody

33. zbytky 41 jsou zachycovány anodovým sítem 40 a jsou odvodněny a odstraněny přes jejich odtokový kanál 42.

Jevy deaktivace a destrukce mikroorganismů nastávají bez kontaktu s anodou χχ. Důsledkem proudění vody vytvářeným otáčivým tělesem a/nebo ultrazvukovým vibrátorem 39. kontakt mezi anodou XX, a mikroorganismy, stejně jako mezi anodou 33 a zbytky 41 je zabraňován.

rozptýleny otáčejícím tělesem, z jejich kontaktu s anodou 33 je možno se vyhnout. Nedochází zde rovněž ke zmenšení účinnosti anody. Tudíž, udržování a řízení elektrod je odpovídájícně snazší, čímž se umožňuje aby bylo zpracováváno a čištěno velké množství vody.

Mikroorganismy, jež je možno považovat za mikrokondenzátory, jsou ničeny, když jsou vystaveny elektrickému náboji. Když je jejich elektrostatická kapacita překročena, buněčná membrána je ničena, čištění vody je dosaženo

Protože zbytky 41 jsou problémům vyplývajícím deaktivací elektrické nebo destrukcí energie, jež je mikroorganismů bez použití silnější, než je požadováno k destrukci. Pokud je aplikována vysoká úroveň elektrické energie, např., na mikroorganismy se zvlášt tuhou buněčnou membránou, aplikací velké intenzity a velkého napětí mezi katodou 37 a anodou 33 jsou bubliny plynu produkované ve vodném roztoku ke zpracování účinně ničeny ultrazvukovým vibrátorem 38 a je podporována deaktivace a destrukce mikroorganismů při 1inajících k těmto bublinám.

Zavedení, čištění a odtok vody mohou být prováděny kontinuálně. Mělo by být povšimnuto, že odstraňovaná čištěná voda může být rovněž použita na filtr vysoké účinnosti 20 a odváděna jako poločistá voda s vysokým stupněm čistoty. Tato poločistá voda je obzvláště vhodná k použití jako voda k čištění průmyslových produktů.

Obr. 5a 6 znázorňují přístroj na čištění vody pro kontinuální zpracovávání. Zpracovatelská komora Si má vstup 52 a výstup 53, jež jsou koaxiální, pro pozitivní tok vody ke zpracování 50. Pouzdro elektrody 56, kde je alternativně uspořádáno velké množství anod 54 a katod 55. je zapracováno uvnitř zpracovatelské komory 51. Vibrátor 57 je připojen k pouzdru 56 této elektrody. Odtokový kanál 59 zbytků, spojený s prostředky k odstranění zbytků v podobě anodového filtru 58 je zajištěn v blízkosti výstupu odtokového kanálu 53. Uvnitř pouzdra 60 je anodový filtr 58 spojen s rektifikačními lamelami 61 . uspořádanými spirálovitě. Pozitivní tok vody, obsahující velké množství zbytků zapříčiňuje kontakt zbytků 62 s anodovým filtrem 58,; je dosaženo účinného odstraňování zbytků. Je rovněž zajištěn filtr vysoké účinnosti 63.

Během průchodu vody ke zpracování 50 zpracovatelskou komorou 51 je aplikována elektrická energie, což vede k deaktivaci nebo destrukci mikroorganismů v ní. Roztok pak jako takový proudí ve směru od anod 54. zabraňujíce tímto kontaktu mezi zbytky 62 a anodami 54. Navíc, poněvadž vibrátor 57 vibruje pouzdro elektrody 56, mikroorganismy a zbytky 59 také nepřichází do kontaktu s anodami 54. Tudíž, problémům vyplývajícím z jejich kontaktu s anodami 5,4 je možno se vyhnout. Tak zde nedochází k žádnému zmenšení účinnosti anody a udržování a řízení elektrod je podle toho snazší.

Míra toku vody 50 ke zpracování může být snadno řízena pomocí ventilu (nezobrazen). Aplikace elektrické energie na mikroorganismy může být řízena podle míry toku. Jiné faktory jsou popsány ve spojení s prvním a druhým ztvárněním.

Claims (13)

1. Způsob čištění vody, obsahující použití elektrické energie na vodu ke zpracování ve zpracovatelské komoře, mající katodu a anodu umístěné proti sobe, k deaktivaci anebo destrukci mikroorganismů ve vodě, kde v důsledku působení na vodu a/nebo anodu vibrací dochází k tomu, že voda v blízkosti anody proudí od anody.

2. Způsob podle nároku 1, jenž zahrnuje odstraňování nečistot a/nebo zbytků filtrem vysoké účinnosti.

3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, v němž jsou bubliny plynu produkované ve vodě rozbíjeny aplikací elektrické energie a aplikací ultrazvukových vln na vodu a/nebo vibrací elektrod.

4. Způsob podle jakéhokoli 'z nároků 1 až 3, v němž je zavádění a odtok vody ke zpracování ve zpracovatelské komoře prováděn kontinuálně.

5. Způsob podle jakéhokoli z nároků 1 až 3, v němž je zavádění a odtok vody ke zpracování ve zpracovatelské komoře prováděn přerušovaně.

6. Přístroj k čištění vody, obsahující zpracovatelskou komoru mající katodu a anodu umístěné proti sobě; prostředky pro aplikaci elektrické energie na mikroorganismy obsažené ve vodě; prostředky pro vibraci vody v blízkosti anody a/nebo anody; a prostředky pro odstraňování zbytků uvnitř a vně této komory.

7. Přístroj podle nároku 6, jenž zahrnuje otáčející se anodu.

8. Přístroj podle nároku 6 nebo 7, v němž zařízení pro vibraci vody obsahuje přepážkovou desku uvnitř zpracovatelské komory.

9. Přístroj podle nároku 6 nebo 7, v němž prostředky pro vibraci vody obsahují ultrazvukový vibrátor uspořádaný blízko anody.

10. Přístroj podle jakéhokoli z nároků 6 nebo 9, jenž obsahuje prostředky pro vibraci anody, připojené k pouzdru elektrody, vybaveném anodou a katodou.

11. Přístroj podle jakéhokoli z nároků 6 až 10, v němž prostředky k odstraňování zbytků obsahují jednoduché anodové síto anebo anodový filtr, či jejich kombinaci, uspořádané uvnitř a vně zpracovatelské komory.

12. Přístroj podle jakéhokoli z nároků 6 až 11, jenž zahrnuje filtr vysoké účinnosti k odstraňování nečistot v purifikované vodě podrobené zpracování k odstranění zbytků.

13. Přístroj podle jakéhokoli z nároků 6 až 12, jenž zahrnuje pluralitu dohromady spojených zpracovatelských komor.