Патент на изобретение №2345955

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ

(57) Реферат:

Изобретение относится к технологии очистки сточных и промышленных вод от углеводородных и микробиологических фракций, а также металлов и может быть использовано на очистных сооружениях, а также для проведения быстрой очистки воды в условиях экологических и природных бедствий и в экстремальных условиях. Способ включает дистанционное облучение поверхности воды плазменной струей атмосферного эрозионного генератора. Плазменную струю задают в виде последовательности 1-10 импульсов с длительностью 3 мс каждый и располагают на расстоянии 0,1-10 м от поверхности обрабатываемого объема. Облучение могут производить на открытый и на закрытый объем воды. Технический результат состоит в упрощении процесса очистки, снижении энергетических затрат, при этом способ не требует принятия мер для защиты обслуживающего персонала, позволяет проводить быструю очистку воды в экстремальных условиях природных и экологических бедствий. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 5 табл.

Изобретение относится к технологии очистки сточных и промышленных вод от углеводородных и микробиологических фракций и от металлов и может быть использовано на очистных сооружениях, а также для проведения быстрой очистки воды в условиях экологических и природных бедствий и в экстремальных условиях.

Известны способы лучевой очистки, основанные на облучении воды ультрафиолетовым (УФ), гамма и рентгеновским излучением и предназначенные для ее стерилизации за счет нарушения жизнедеятельности вредных микроорганизмов и вирусов.

Одним из примеров может служить способ стерилизации воды излучением линейного ускорителя электронов российской разработки (НИИЭФ), используемый в Радиационном центре Варшавы для выполнения заказов ряда европейских стран, (см., например, Ворогушин М.Ф. и др. «Линейные ускорители электронов НИИЭФА им. Ефремова для прикладных целей, www.kipt.khrakov.ua/ihepnp/work).

Известный способ стерилизации требует применения дорогостоящего сложного оборудования, высокоэнергетичных источников питания и специальных мер защиты обслуживающего персонала, что ограничивает его применение.

Наиболее близким аналогом-прототипом является способ лучевой стерилизации, основанный на обработке воды УФ-излучением. При реализации данного способа используют УФ источник, создающий широкополосное излучение от генератора электрического разряда в инертном газе (см., например. Pure Pules Sterilization System, www.purepules com/technology/monograph).

Однако известный способ не решает проблем очистки воды от примесей углеводородов и металлов. Поэтому его применение должно сочетаться со способами предварительной очистки воды (например, фильтрацией), что приводит к усложнению и удорожанию процесса.

Кроме того, высокий коэффициент поглощения УФ-излучения в воздухе и во всех видах упаковочных материалов (в частности, кварцевое стекло, бумага, полиэтилент-рефталат (ПЭТФ), полиэтилен и др. полимерные материалы) ограничивает диапазон применения способа, не позволяя стерилизовать воду в закрытых объемах и проводить дистанционную обработку.

Предлагаемый способ очистки воды решает задачу дистанционной плазмохимической стерилизации с одновременным удалением примесей углеводородов и металлов без использования сложного, дорогостоящего и энергоемкого оборудования.

Сущность изобретения состоит в том, что в способе очистки от углеводородных и микробиологических фракций и металлов, включающем дистанционную обработку водного объема, облучение проводят плазменной струей атмосферного эрозионного генератора, причем плазменную струю задают в виде последовательности 1-10 импульсов с длительностью 3 мс каждый и располагают на расстоянии 0,1-10 м от поверхности обрабатываемого объема.

При этом облучение производят воздействием, как на открытый, так и на закрытый объем воды через стенки сосудов из стекла или полимерных материалов.

Техническим результатом использования изобретения является следующее:

– в результате обработки загрязненной воды происходит удаление как микробиологических, так и углеводородных фракций и металлических компонентов;

– в результате обработки загрязненной воды удаление микробиологических и углеродных фракций и металлов происходит одномоментно;

– обеспечивается дистанционная обработка воды на расстояниях до 10 м;

– объем очищаемой воды составляет ˜100 л при необходимом количестве импульсов (длительностью 3 мс) от 1 до 10-ти и затрате энергии 0,8 Дж/м²;

– достигаемый эффект обеспечивается как для открытых резервуаров, так и для закрытых сосудов из диэлектрических материалов, например, кварцевого стекла или полимеров;

– достигаемый результат обеспечивается малогабаритным мобильным атмосферным эрозионным генератором, работающим от промышленной сети 220 В, 50 Гц.

Способ очистки воды поясняется на примере схем его реализации для закрытых объемов (фиг.1) и открытых резервуаров (фиг.2). В представленной схеме (фиг.1) введены обозначения:

1 – атмосферный эрозионный генератор;

2 – плазменная струя;

3₁-3₅ – резервуары с очищаемой водой.

В представленной схеме (фиг.2) введены обозначения:

1 – атмосферный эрозионный генератор с плазменной струей;

4 – поверхность очищаемого водоема.

В приведенных примерах генератор 1 устанавливают на заданном расстоянии от поверхности объема (0,1-10 м) и включают в режим генерации требуемого количества импульсов.

Данный способ апробирован:

– для очистки воды с углеводородными фракциями.

Воздействие излучения плазменной струи 2 проводилось непосредственно на открытую поверхность, например очищаемого водоема 4, и через стенки сосудов из кварцевого стекла, а также из полиэтилена и полиэтилент-рефталата ПЭТФ. Пробы воды 3 располагались на разных расстояниях и под разными углами по отношению к оси плазменной струи.

Результаты химических анализов представлены в таблицах 1 и 2; для очистки воды от микробиологических примесей.

Воздействие производилось при вариации количества импульсов плазмы и ее дальности от очищаемого объема воды, размещенной в сосудах из стекла или полимерных материалов 3.

Результаты микробиологических анализов проб воды представлены в таблице 3;

для очистки проб стоков цветного металлургического производства.

Пробы воды находились в открытых кюветах 3. Генерация плазменной струи 2 происходила на высоте 0,1 м над поверхностью. При воздействии варьировалось количество импульсов плазмы.

Результаты химического анализа представлены в таблице 4;

для одномоментной очистки воды от углеводородных и микробиологических фракций и металлов.

Воздействие производилось 10-ю импульсами плазмы при дальности от очищаемого объема воды 2 м.

Результаты химических и микробиологических анализов представлены в таблице 5.

Во всех приведенных вариантах апробирования предложенного способа очистки воды длительность импульсов плазмы составляла 3 мсек, энергия светового излучения 10-20 Дж.

Использование предлагаемого способа очистки воды обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:

– очистку воды от микробиологических и углеводородных фракций одновременно в один этап, что упрощает процесс и позволяет снизить количество применяемых химических реагентов;

– очищает воду в закрытых объемах;

– использует малогабаритное, переносное оборудование;

– снижает энергетические затраты;

– позволяет проводить быструю очистку воды в экстремальных условиях природных и экологических бедствий.

Формула изобретения

1. Способ очистки воды от углеводородных и микробиологических фракций и металлов путем дистанционного облучения поверхности, например водоема, отличающийся тем, что облучение производят плазменной струей атмосферного эрозионного генератора, причем плазменную струю задают в виде последовательности 1-10 импульсов с длительностью 3 мс каждый и располагают на расстоянии 0,1-10 м от обрабатываемой поверхности.

2. Способ очистки воды по п.1, отличающийся тем, что очистку от микробиологических и углеводородных фракций и металлов производят одновременно.

3. Способ очистки воды по п.1, отличающийся тем, что облучение производят как на открытый объем воды, так и на закрытый объем через стенки сосудов из стекла или полимерных материалов.

РИСУНКИ