Патент на изобретение №2179959
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) МИКРОФИЛЬТР КОМПЛЕКСА ВОДОПОДГОТОВКИ
(57) Реферат: Изобретение относится к технике фильтрования при микробной безреагентной подготовке воды для питьевых нужд из водоемов в условиях хранения на подводных и надводных судах длительного плавания, экипажей космических кораблей и орбитальных станций. Микрофильтр комплекса водоподготовки содержит корпус с патрубками подвода воды, отвода очищенной воды и взвесей, приводной вал с верхним и нижним дисками, закрепленную между ними нежесткую фильтровальную перегородку. Нижний диск снабжен механическим излучателем ультразвука в виде перфорированного кольца, взаимодействующего с камерой подвода сжатого воздуха, крышка которой, прилегающая к кольцу нижнего диска, выполнена перфорированной. Напорная полость верхнего диска выполнена с лопастями, сообщена с патрубком подвода воды и снабжена перфорированными трубками, установленными перпендикулярно верхнему диску и сообщающими напорную полость с внутренней полостью нежесткой фильтровальной перегородки. Последняя соединена коллектором с источником подвода к ее поверхности электрического тока. Патрубок подвода воды в напорную полость верхнего диска сообщается через дезинтегратор с биофильтром, содержащим корпус с технологическими патрубками, образующими секции с размещенной на перегородках зернистой иммобилизационной насадкой. Под перегородками размещены тангенциальные патрубки подвода воздуха от нагнетателя. Технический результат – повышение эффективности водоподготовки и расширение технологических возможностей. 3 ил. Изобретение относится к технике фильтрования при микробной безреагентной подготовке воды для питьевых нужд из водоемов в условиях хранения на надводных и подводных судах длительного плавания, экипажей космических кораблей и орбитальных станций. Известен микрофильтр, содержащий корпус с патрубками подвода воды, отвода очищенной воды и взвесей, приводной вал с верхним и нижним дисками, закрепленную между ним нежесткую фильтровальную перегородку, причем нижний диск снабжен механическим излучателем ультразвука в виде перфорированного кольца, взаимодействующего с камерой подвода сжатого газа, крышка которой, прилегающая к кольцу нижнего диска, выполнена перфорированной, причем напорная полость верхнего диска выполнена с лопастями, сообщена с патрубком подвода воды, снабжена перфорированными трубками, установленными перпендикулярно верхнему диску, сообщающими напорную полость с внутренней полостью нежесткой фильтровальной перегородки, которая коллектором сообщена с источником подвода к ее поверхности электрического тока, а патрубок подвода воды в напорную полость верхнего диска сообщен через дезинтегратор с биофильтром, содержащим корпус с технологическими патрубками, выполненный с провальными и перфорированными перегородками, образующими секции, с размещенной на перегородках абразивной зернистой иммобилизационной насадкой, а под перегородкам размещены тангенциальные патрубки подвода воздуха от нагнетателей (патент РФ 2154616, кл. С 02 F 9/14, 1998), недостатком которого является внедрение в очищаемую воду микрофлоры из сжатого воздуха, поступающего через механический излучатель ультразвука и низкие технологические возможности комплекса водоподготовки, что снижает эффективность его работы. Цель изобретения – повышение эффективности достигается тем, что патрубок отвода взвесей из микрофильтра сообщен с дезинтегратором, содержащим корпус с патрубками подвода взвесей и отвода дезинтеграта, размещенный в корпусе зубчатый ротор, взаимодействующий через перфорированную вставку с полостью смеси протиевой и дейтериевой воды, которая патрубком сообщена со средней частью ректификационной колонны, содержащей перфорированные провальные перегородки, образующие секции, а верхняя часть колонны патрубком через гидравлический затвор и дефлегматор сообщена со сборником особо чистой протиевой воды, а нижняя часть содержит сборник дейтериевой воды, снабженный теплообменником, причем сборник дейтериевой воды патрубком сообщен с приемной камерой установки электролиза, катодная секция которой по кислороду сообщена со сборником и пульсатором механического излучателя ультразвука, а анодная секция со сборником дейтерия, который струевыми компрессорами через электродуговые плазмообразователи сообщен с тангенциальными патрубками торокамеры, снабженной магнитными катушками и парами полюсов магнитов, при этом торокамера выполнена с сопряженными каналами, установленными в них заостренными электродами генератора токоимпульсов и заостренными электродами токосъемной нагрузки, а тангенциальные патрубки отвода сопряженных каналов сообщены с тангенциальными патрубками ввода в торокамеру и через теплообменники взаимодействуют с водоциркуляционным контуром, в котором последовательно установлены парогенератор, паровая турбина привода электрогенератора, пароконденсатор, а сопряженные каналы выполнены с пористыми вставками, сообщающими внутреннюю полость торокамеры с отсеченной полостью и установкой низкотемпературного отделения гелия. На фиг.1 схематически показан микрофильтр, продольный разрез; на фиг.2 – схема комплекса водоподготовки с применением микрофильтра; на фиг.3 – разрез А-А на фиг.2. Обоснование достижения цели изобретения приведено в описании работы микрофильтра в комплексе водоподготовки. Микрофильтр комплекса водоподготовки содержит корпус 1 с патрубками: 2 – подвода воды, 3 – отвода очищенной воды, 4 – отвода взвесей, установленный в корпусе 1 приводной вал 5 с верхним 6 и нижним 7 дисками, закрепленную между ними нежесткую фильтровальную перегородку 8, причем нижний диск 7 снабжен механическим излучателем ультразвука в виде перфорированного кольца 9, взаимодействующего с камерой подвода сжатого газа 10, крышка 11 которой, прилегающая к кольцу 9 нижнего диска 7, выполнена с отверстиями, оси которых совпадают с осями отверстий кольца 9. Напорная полость 12 верхнего диска выполнена с лопастями, сообщена с патрубком 2 подвода воды, снабжена перфорированными трубками 13, установленными перпендикулярно верхнему диску 6, сообщающими напорную полость 12 с внутренней полостью 14 нежесткой фильтровальной перегородки 8, которая коллектором 15 сообщена с источником (на чертеже не показан) подвода электрического тока к ее поверхности, а патрубок подвода 2 в напорную полость 12 сообщен через дезинтегратор 16 с биофильтром 17, содержащим корпус с технологическими патрубками 18 и 19, выполненный с провальными перфорированными перегородками 20, образующими секции 21, с размещенной на перегородках 20 абразивной зернистой иммобилизационной насадкой 22, а под перегородками 20 размещены тангенциальные патрубки 23 подвода воздуха от нагнетателя 24. Дезинтегратор 16 сообщен через насыпные фильтры 25 и 26 с водоемом 27. Микрофильтр 28 патрубком 4 сообщен с дезинтегратором 29, содержащим корпус с патрубком 30 подвода взвесей и патрубком 31 отвода дезинтеграта, размещенный в корпусе зубчатый ротор 32, взаимодействующий через перфорированную вставку 33 с полостью 34 смеси портиевой и дейтериевой воды, которая патрубком 35 сообщена со средней частью реактификационной колонны 36, содержащей перфорированные провальные перегородки 37, образующими секции 38, а верхняя часть 39 патрубком 40 через гидравлический затвор 41 и дефлегматор 42 сообщена со сборником 43 особо чистой протиевой воды, а нижняя часть 44 содержит сборник 45 дейтериевой воды, снабженный теплообменником 46, причем сборник 45 патрубком 47 сообщен с приемной камерой 48 установки электролиза 49, катодная секция 50 которой по кислороду сообщена со сборником 51 и пульсатором 52 механического излучателя ультразвука микрофильтра 28, а анодная секция 53 со сборником 54 дейтерия, который струевыми компрессорами 55 и 56 через электродуговые плазмообразователи 57 и 58 сообщены с тангенциальными патрубками 59 и 60 торокамеры 61, снабженной магнитными катушками 62 и парами полюсов магнитов 63, при этом торокамера 61 выполнена с сопряженными каналами 64 и 65, установленными в них заостренными электродами 66 и 67 генератора 68 токоимпульсов и заостренными электродами 68а и 69 токосъемной нагрузки 70, а тангенциальные патрубки 71 и 72 отвода сопряженных каналов 64 и 65 сообщены с тангенциальными патрубками ввода 59 и 60 торокамеры 61 и через теплообменники 73 и 74 взаимодействуют с водоциркуляционным контуром 75, в котором последовательно установлены парогенератор 76, паровая турбина 77 привода электрогенератора 78, пароконденсатор 79, а сопряженные каналы 64 и 65 выполнены с пористыми вставками 80, сообщающими внутреннюю полость 81 торокамеры 61 с отсеченной полостью 82 и установкой низкотемпературного отделения гелия 83. Корпус 1 микрофильтра 28 выполнен с олигодинамическим покрытием 84 из серебра или сплава серебра с медью напротив нежесткой фильтровальной перегородки 8. Микрофильтр в комплексе водоподготовки работает следующим образом. Вода из водоема 27 периодически проходит через насыпные фильтры 25 и 26 с кварцевым песком, при работе фильтра 25 в режиме отчистки фильтр 26 находится в режиме регенерации. Вода поступает в дезинтегратор 16, в котором под воздействием гидроударных и кавитационных факторов происходит разрушение оболочек микрофлоры водоема, прошедшей через фильтры 25 и 26. При разрушении оболочек микрофлоры внутриклеточная жидкость переходит в воду, обогащая ее нуклеиновыми кислотами, ферментами, микроэлементами, витаминами и другими биологическими активными компонентами, которые исчерпываются аэробами биофильтра 17, в который через патрубок 18 поступает вода. На абразивной зернистой иммобилизационной насадке 22 (керамзит, модифицированный цеолит, вспученный перлит) в биопленке происходит исчерпывание из воды растворенных примесей, причем за счет тангенциального подвода воздуха через патрубки 23 от нагнетателей 24 происходит разрушение старых и мертвых клеток биопленки. При перемещении воды сверху вниз с провалом через насадку 22 и перегородки 20 микрофлоры биопленки исчерпывает из воды дейтерий в виде дейтериевой воды, которая является вредной примесью, разрушающей почки и нарушающей обмен веществ в организме человека, причем за счет автоселекции происходит повышение исчерпывающих факторов в биопленке при переходе от верхних слоев насадки 22 к нижним перегородкам 20. За счет сукцессии, т.е. использования продуктов жизнедеятельности (метаболитов) происходит накопление дейтериевой воды при выходе через патрубок 19 в микрофильтр 28, в котором на нежесткой фильтровальной перегородке 8 происходит отделение фрагментов биопленки. Воду в факеле распыла после выхода из трубок 13 обрабатывают ультразвуком из механического излучателя с насыщением ее кислородом. Для перемещения слоя насадки из биопленки по нежесткой перегородке 8 под действием тангенциальной составляющей центробежной силы перегородку 8 подвергают вибрированию толчками кислорода, подаваемого пульсатором 52. Очищенную воду подвергают олигодинамической обработке ионами серебра или смесью ионов серебра и меди на облицовке 84 корпуса 1 и воду через патрубок 3 отводят для использования по назначению. Биомасса фрагментов биопленки через патрубок 4 поступает по патрубку 30 в дезинтегратор 29. При вращении зубчатого ротора 32 вода переходит через перфорированную вставку 33 в полость 34. Дейтеривая вода имеет плотность на 10% и вязкость на 23% больше протиевой вытесняет ее из полости 34 в область работы ротора 32 и через патрубок 31 поступает на повторную обработку в биофильтр 17. Смесь дейтериевой и протиевой воды через патрубок 35 поступает в среднюю часть ректификационной колонны. Дейтеривая вода имеет температуру кипения 101,4oС, т.е. является высококипящим компонентом по отношению к протиевой воде. Путем многократных частичных испарений и конденсаций паров в сборнике 43 получают стерильно чистую протиевую воду, а в сборнике 45 – дейтериевую, которая поступает в приемную камеру 48 электролизной установки 49. В катодной секции 50 происходит накопление кислорода, который поступает в сборник 51, а из него в пульсатор 52 микрофильтра 28. Из анодной секции 53 дейтерий отбирают в сборник 54. Струевыми компрессорами 55 и 56 дейтерий прокачивают через плазмообразователи 57 и 58 от электродуги переводят в плазму, которую закачивают через тангенциальные патрубки 59 и 60 в торокамеру 61 и перемещают в сопряженных каналах 64 и 65 навстречу друг другу. Под воздействием импульсов между заостренными электродами 66 и 67 от генератора 68 электроны, перемещающиеся со скоростью света, сообщают ионам плазмы скорость порядка 600-800 м/с. При соударении струй дейтерия происходит синтез гелия, который отводят через пористые вставки 80 из полости 81 в отсеченную полость 82 в установку 83 низкотемпературного отделения гелия. Плазму из каналов 64 и 65 отводят через тангенциальные отводы 71 и 72 на рециркуляцию. За счет самоиндукции импульсов и разности скоростей перемещения электронов и ионов возникает электрический ток между заостренными электродами 68а и 69, который отводят токосъемной нагрузкой 70. При отводе плазмы через отводы 71 и 72 часть ее тепла в теплообменниках 73 и 74 воспринимает охлаждающий водоконтур 75, который переводят в пар в парогенераторе 76, пар вращает турбину 77 электрогенератора 78 с отводом электротока к коллектору 15 микрофильтра 28. После конденсации в конденсаторе 79 вода продолжает циркуляцию в контуре 75. Многостадийная обработка воды ультразвуком, ионами олигодинамического покрытия, насыщение кислородом, освобождение от дейтериевой воды создают условия для последующего его длительного хранения на надводных и подводных судах длительного плавания, для питьевых нужд экипажей космических кораблей и орбитальных станций, для консервирования, наполнения пластиковых бутылок индивидуального пользования, т.е. осуществление цели изобретения – повышения эффективности водоподготовки, а выработка в ректификационной колонне особо чистой стерильной воды для лекарственных препаратов, выработка электрической энергии расширяет технологические возможности микрофильтра в комплексе водоподготовки. Воздействие на поток плазмы магнитных катушек 62 и пар полюсов магнитов 63 в описании не приведено в связи с известностью из других источников информации. По этой же причине не раскрыты конструктивные особенности фильтров 25 и 26, дезинтеграторов 16 и 29, ректификационной колонны 36, установки 83 низкотемпературного отделения гелия и выходит за пределы единства цели изобретения. Отказ от применения дорогостоящего и дефицитного глинозема, загрязняющего воду своими примесями, улучшает качество воды и снижает стоимость водоподготовки. Отказ от хлорирования воды, насыщающего воду диоксинами, которые в тысячи раз вреднее цианистого калия, и переход на комплекс обеззараживания ультразвуком, олигодинамической обработкой, исчерпывание из питьевой воды дейтериевой, насыщение воды кислородом повышает качественные показатели. Формула изобретения
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 21.11.2005
Извещение опубликовано: 20.11.2006 БИ: 32/2006
|
||||||||||||||||||||||||||
