Способ обеззараживания жидкости и бытовых отходов с помощью рентгеновского излучения и устройство для его реализации

 

Изобретение относится к способам обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, в частности к способам безреагентного обеззараживания воды облучением ее магнитными или электрическими полями, а именно рентгеновским излучением, и может быть использовано для биоцидной обработки воды в системах оборотного водоснабжения, очистных сооружениях, плавательных бассейнах и т. д. Способ заключается в том, что обеззараживаемую жидкость направляют в накопительную емкость, где подвергают воздействию рентгеновского излучения, которое создают с помощью рентгеновского аппарата с направленным выходом излучения. Время облучения каждого объема обеззараживаемой жидкости в накопительной емкости составляет, по меньшей мере, 15 мин. Устройство включает в себя накопительную емкость для жидкости, соединенную с нормально открытыми подводящим и отводящим трубопроводами, рентгеновский аппарат с направленным выходом излучения. Рабочий объем накопительной емкости и/или расход жидкости через сечение подводящего и отводящего трубопроводов выбран таким, что время нахождения в накопительной емкости каждого объема жидкости составляет, по меньшей мере, 15 мин. Технический результат состоит в повышении безопасности процесса обработки и оборудования, используемого для ее проведения, повышении эффективности обеззараживания жидкости. 2 с. и 4 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способам обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, в частности к способам безреагентного обеззараживания воды облучением ее магнитными или электрическими полями, а именно рентгеновским излучением, и может быть использовано для биоцидной обработки воды в системах оборотного водоснабжения, очистных сооружениях, плавательных бассейнах и т. д.

Для борьбы с биозагрязнением воды применяются как реагентные, так и безреагентные способы обеззараживания. Основными недостатками первой группы способов (хлорирование, обработка органическими биоцидами и др.) является необходимость внесения в воду токсичных и коррозионно-активных веществ, высокая стоимость, сложность транспортировки и хранения биореагентов.

В значительной степени свободны от указанных недостатков способы обработки воды с использованием закрытых радиоизотопных источников γ-излучения (см. , в частности, авторские свидетельства SU 469416 А, 23.09.1976, C 02 F 1/30; SU 1057429 А, 30.11.1983, С 02 F 1/30, SU 952750 А, 23.08.1982, С 02 F 1/30 и др.). Однако при использовании подобных способов обеззараживания не исключено радиоактивное загрязнение обрабатываемой воды из-за возможной разгерметизации ампул с радиоактивным изотопом.

Наиболее близким аналогом для способа и устройства является техническое решение, раскрытое в заявке GB 2130060 А, 23.05.1984, С 02 F 1/30, в которой описаны способ и устройство для обработка сухого осадка сточных вод рентгеновским излучением с целью уничтожения бактерий, микроорганизмов и т.п. перед его утилизацией.

Однако указанный способ не обеспечивает возможность обработки проточной воды непосредственно в системах циркуляции воды.

Таким образом, задача, на решение которой направлено каждое изобретение, заявленной группы изобретений, состоит в исключении возможности радиоактивного загрязнения обрабатываемой жидкости без потери биоцидного эффекта обработки.

Технический результат, достигаемый при реализации каждого изобретения заявленной группы изобретений, состоит в повышении безопасности процесса обработки и оборудования, используемого для ее проведения, повышении эффективности обеззараживания жидкости.

Способ обеззараживания жидкости с помощью рентгеновского излучения, обеспечивающий в соответствии с заявленным изобретением достижение указанного выше технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, может быть охарактеризован следующей совокупностью признаков.

Способ заключается в том, что обеззараживаемую жидкость направляют в накопительную емкость, где подвергают воздействию рентгеновским излучением, которое создают с помощью рентгеновского аппарата с направленным выходом излучения. Время облучения каждого объема обеззараживаемой жидкости в накопительной емкости составляет по меньшей мере 15 мин.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения в качестве рентгеновского аппарата могут использовать переносной импульсный наносекундный рентгеновский аппарат.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения время облучения может составлять от 35 до 45 мин.

Конструкция устройства для обеззараживания жидкости с помощью рентгеновского излучения, обеспечивающая достижение указанного выше технического результата во всех случаях, на которые распространяется объем испрашиваемый правовой охраны, может быть охарактеризована следующей совокупностью существенных признаков.

Устройство включает в себя накопительную емкость для жидкости, соединенную с нормально открытыми подводящим и отводящим трубопроводами, рентгеновский аппарат с направленным выходом излучения, выполненный с возможностью облучения жидкости в накопительной емкости. Рабочий объем накопительной емкости и/или расход жидкости через сечение подводящего и отводящего трубопроводов выбран таким, что время нахождения в накопительной емкости каждого объема жидкости составляет по меньшей мере 15 мин.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения рентгеновский аппарат может представлять собой переносной импульсный наносекундный рентгеновский аппарат.

Кроме того в частном случае реализации изобретения объем накопительной емкости и/или расход жидкости через сечение подводящего и отводящего трубопроводов могут быть выбраны таким, что время нахождения жидкости в накопительной емкости составляет от 35 до 45 мин.

На основании опытных данных можно утверждать, что для достижения эффективности обработки 95% и выше необходимое время облучения (экспозиция) должно составлять не менее 15 мин, иначе может возникнуть обратный эффект роста числа микроорганизмов.

Возможность осуществления каждого изобретения заявленной группы изобретений, охарактеризованных приведенными выше совокупностями признаков, а также возможность реализации назначений изобретений может быть подтверждена описанием конструкции и примера реализации способа работы установки для обеззараживания воды с помощью рентгеновского излучения, выполненной в соответствии с заявленными изобретениями.

Описание поясняется графическими материалами, на которых изображено следующее: фиг. 1 - принципиальная схема установки для обеззараживания жидкости с помощью рентгеновского излучения.

фиг.2 - первый вариант подключения установки.

фиг.3 - второй вариант подключения установки.

фиг. 4 - графическая зависимость "время - эффект" для описанного примера реализации способа работы установки.

Установка 1 включает в себя герметичную цилиндрическую накопительную емкость 2 для воды, соединенную с нормально открытыми подводящим 3 и отводящим 4 трубопроводами, запорный вентиль 5 для предварительного наполнения накопительной емкости. Трубопроводы 3 и 4 подключены к магистральному трубопроводу 6 системы оборотного водоснабжения (см. фиг.2) или трубопроводам 7 системы очистки воды в бассейне 8 и т. п.(см. фиг.3).

Установка 1 включает в себя рентгеновский аппарат 9 с направленным выходом излучения, в качестве которого использован переносной импульсный наносекундный рентгеновский аппарат, установленный над поверхностью воды, находящейся в накопительной емкости, блок питания 10 и питающий кабель 11.

Результаты опытных испытаний представлены на фиг.4. Важным выводом из приведенной закономерности "время - эффект" является запрет на работу в области небольших экспозиций (менее 15-20 мин), так как это приводит к стимуляции роста бактерий и соответственно к возрастанию биозагрязнения воды. При 40-минутной обработке степень обеззараживания воды достигает 95%. Следовательно, при обработке проточной воды в системе оборотного водоснабжения необходимо создать такую скорость потока, которая обеспечила бы достаточное для эффективной обработки воды время пребывания ее в зоне облучения, то есть диаметр D накопительной емкости и диаметры проходного сечения подводящего d_под. и отводящего d_отв. трубопроводов должно быть выбрано таким образом, чтобы время нахождения в емкости 2 каждого объема жидкости составило 40 мин и за то время, пока жидкость, поступившая в накопительную емкость через трубопровод 3, покинет его через трубопровод 4 она получила требуемую дозу облучения. Здесь не приводится точная величина рабочего объема накопительной емкости и диаметров трубопроводов 3 и 4, так как они зависят от производительности конкретной системы водоснабжения, в которой используется установка, и легко определяются по известным закономерностям.

Установка работает следующим образом.

В системе оборотного водоснабжения производительностью 75000 м³/ч рентгеновский аппарат установили в накопительном резервуаре емкостью 20000 м³ на высоте 1 м над поверхностью воды и подали к нему ток на 40 мин. До и после обработки был произведен бактериологический анализ, который показал снижения содержания бактерий на 98%. При этом исчезли также биообрастания на градирнях.

Формула изобретения

1. Способ обеззараживания жидкости с помощью рентгеновского излучения, заключающийся в том, что обеззараживаемую жидкость направляют в накопительную емкость, где подвергают воздействию рентгеновского излучения, которое создают с помощью рентгеновского аппарата с направленным выходом излучения, причем время облучения каждого объема обеззараживаемой жидкости в накопительной емкости составляет, по меньшей мере, 15 мин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве рентгеновского аппарата используют переносной импульсный наносекундный рентгеновский аппарат.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что время облучения составляет 35 - 45 мин.

4. Устройство для обеззараживания жидкости с помощью рентгеновского излучения, включающее в себя накопительную емкость для жидкости, соединенную с нормально открытыми подводящим и отводящим трубопроводами, рентгеновский аппарат с направленным выходом излучения, выполненный с возможностью облучения жидкости в накопительной емкости, при этом рабочий объем накопительной емкости и/или расход жидкости через сечение подводящего и отводящего трубопроводов выбран таким, что время нахождения в накопительной емкости каждого объема жидкости составляет, по меньшей мере, 15 мин.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что рентгеновский аппарат представляет собой переносной импульсный наносекундный рентгеновский аппарат.

6. Устройство по п.4 или 5, отличающееся тем, что объем накопительной емкости и/или расход жидкости через сечение подводящего и отводящего трубопроводов выбраны таким образом, что время нахождения жидкости в накопительной емкости составляет 35 - 45 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4