Способ очистки воды и установка для его осуществления

Изобретение относится к области очистки воды и может быть использовано для очистки и активации водопроводной воды, в пищевой промышленности, в медицине, для опреснения морской воды и т.п. Способ очистки воды осуществляется в закрытой рабочей емкости и включает отвод тепла для обеспечения процесса локально-объемной кристаллизации воды путем намораживания кристаллов льда в количестве 50÷70% от массы исходной воды вокруг теплообменника, слив воды с примесями через отверстие в дне емкости и через канал, расположенный на 0,5÷2 см выше дна емкости, и размораживание льда. Уровень наполнения рабочей емкости исходной водой определяется высотой отверстия канала, обеспечивающего слив избытка исходной воды, образующегося как при наполнении рабочей емкости, так и в процессе кристаллизации исходной воды за счет увеличения ее объема, в дополнительную емкость. Размораживание льда производят путем нагревания тена, выполненного по форме многоступенчатого змеевика и установленного внутри рабочей емкости вокруг теплообменника непосредственно в зоне льда. Талую воду в процессе размораживания льда подвергают электрохимической активации, которую проводят в специальной емкости для электрохимической активации, разделенной диафрагмой на анодную и катодную камеры, причем катодную камеру соединяют трубопроводом с рабочей емкостью. Изобретение позволяет очистить исходную воду от растворимых в ней канцерогенных и мутагенных веществ и газов, тяжелых изотопов водорода, дейтерия и трития. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к способам очистки воды, улучшающим ее биологические свойства, а также к устройствам для осуществления упомянутых способов.

Известен способ очистки воды, включающий отвод тепла с помощью теплообменника, размещенного в верхней части емкости для обеспечения процесса локально-объемной кристаллизации воды путем намораживания в количестве 50-70% от массы исходной воды вокруг теплообменника, удаление из емкости незамерзшей воды с примесями через отверстие в дне емкости и через канал, расположенный выше дна емкости, размораживание льда путем нагрева экранированного кабеля, намотанного на боковую поверхность емкости, и слив талой воды для ее потребления [1].

При данном способе не обеспечивается слив верхних слоев воды при кристаллизации, в которых содержатся летучие канцерогенные вещества, а также тяжелые изотопы водорода, таяние льда путем нагревания наружной поверхности емкости неэкономично по теплопроводности и циклу размораживания, кроме того, окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) получаемой воды, как показали исследования, находится в пределах от +70 до +120 мВ, что не соответствует внутренней среде человеческого организма.

Для осуществления известного способа используют установку, состоящую из емкости для наполнения неочищенной воды, установленный в ней теплообменник для отвода тепла и намораживания льда, выполненный по форме многоступенчатого змеевика. расположенного в верхней части емкости, нагревательного экранированного кабеля, обеспечивающего нагрев наружной поверхности емкости, морозильного агрегата с системой его охлаждения, трубопровода с вентилем для слива воды [1].

Недостатками известного способа и установки является то, что они не в полной мере обеспечивают высокое качество получаемой воды.

Целью изобретения является создание способа и установки, обеспечивающих повышение экономичности процесса и качества воды, обладающей защитными восстановительными свойствами и биологической совместимостью.

Это достигается тем, что очистку воды от примесей производят таким образом, что уровень наполнения рабочей емкости исходной водой определяется высотой отверстия канала, обеспечивающего слив избытка исходной воды в дополнительную емкость как при наполнении рабочей емкости, так и в процессе кристаллизации исходной воды за счет увеличения ее объема, размораживание льда производят путем нагревания тена, установленного внутри рабочей емкости вокруг теплообменника непосредственно в зоне льда, талую воду в процессе размораживания льда подвергают электрохимической активации, включающей направление талой воды в специальную емкость для электрохимической активации, разделенную диафрагмой на анодную и катодную камеры, причем катодную камеру соединяют трубопроводом с рабочей емкостью, в которую поступают ионы водорода, обусловливающие восстановительную электронодонорную активность, обеспечивающую изменение и фиксацию окислительно-восстановительного потенциала до -200 мВ и более.

При этом установка снабжена дополнительной емкостью и специальной емкостью для электрохимической активации, соединенными между собой системой трубопроводов, постоянно открытым трубопроводом, соединяющим рабочую емкость с дополнительной емкостью для слива излишка воды в процессе заливки и в процессе кристаллизации при увеличении объема и повышения ее уровня, трубопроводами, снабженными электромагнитными клапанами, для слива воды с примесями после окончания процесса кристаллизации в дополнительную емкость и для заполнения талой водой специальной емкости для электрохимической активации и последующего частичного слива воды из анодной камеры, электронагревательным теном, выполненным по форме многоступенчатого змеевика, расположенного по спирали вокруг теплообменника и ниже его по высоте, термодатчиками и микропроцессором, причем емкость для электрохимической активации, содержащая анод и катод, разделена проницаемой диафрагмой на две камеры.

На чертеже изображена предлагаемая установка. Она содержит рабочую емкость 1, в которой размещены теплообменник 2 и электронагревательный тен 3, дополнительная емкость 4 расположена ниже рабочей емкости 1 и специальной емкости 7, которые соединены между собой трубопроводами 5 и 6 и трубопроводами с перекрытием воды электромагнитными клапанами 17 и 19, морозильный агрегат 8 с системой его охлаждения 9, блок электропитания 10, вентили 11 и 12, термодатчик 13, микропроцессор 14, трубопровод для слива талой воды 15, фильтр 16, диафрагму 18.

Пример

Рабочую емкость 1 заполняют исходной водой до уровня, определяемого трубопроводом 5. Вентили 11 и 12, а также электромагнитные клапаны 17 и 19 закрыты. Блок управления 14 дает команду на включение морозильного агрегата 8 с системой его охлаждения 9. За промежуток времени 0,5-2 часа, зависящий от исходной температуры воды и мощности агрегата, температура воды в рабочей емкости 1 выравнивается и достигает значения 1÷(-1)°С, что соответствует началу кристаллизации и перехода воды в зоне теплообменника в кристаллическое состояние. Происходит медленное накопление льда. В результате повышается уровень воды в рабочей емкости, избыток которой с плавающими на поверхности воды легкими, летучими канцерогенными фракциями воды и перешедшими в кристаллическую форму изотопами водорода - дейтерием и тритием, постепенно сливаются через трубопровод 5 в дополнительную емкость 4. Через 2÷3 часа процесс кристаллизации прекращается, обеспечив примерно 50÷70% льда. Подается команда на открытие электромагнитных клапанов 17 и 19, обеспечивающих слив воды с примесями. После слива воды с примесями электромагнитные клапаны 17 и 19 закрываются и включается электронагревательный тен 3, обеспечивающий процесс медленного таяния льда. В это время заполняется талой водой специальная емкость 7, разделенная диафрагмой 18 на две камеры: анодную и катодную. Начинается процесс электрохимической активации талой воды в специальной емкости 7, которая сопряжена трубопроводом 6 с катодной камерой и дном рабочей емкости. Продукты активации в катодной камере в виде мелких пузырьков ионов водорода переходят по трубопроводу 6 в рабочую емкость 1, обогащая ими талую воду. Электронодонорная восстановительная активность, обеспечивающая положительное изменение и фиксацию ОВП, продолжается на протяжении всего процесса таяния льда. После окончания процесса таяния льда тен отключается, а процесс электрохимической активации продолжается еще 0,5÷1 час. В результате получаем кристально чистую талую воду с ОВП -200 мВ и более. Цикл работы установки 7÷8 часов обеспечивает 10 л талой воды, обладающей защитными восстановительными свойствами и биологической совместимостью.

Таким образом, предлагаемый способ и установка для его осуществления позволяет обеспечить повышение экономичности процесса получения легкой талой воды до минимума, уменьшает содержание в ней канцерогенных и мутагенных веществ и газов, тяжелых изотопов водорода (дейтерия и трития), дает ей новое качество, обладающее защитными восстановительными свойствами и биологической совместимостью.

Литература

1. Патент РФ №2274607. Способ очистки воды и установка для его осуществления. / Е.Н.Высоцкий, Д.Е.Высоцкий, И.Е.Высоцкий. - Опубл. 20.04.2006 г., Бюл. №11.

1. Способ очистки воды в закрытой емкости, включающий отвод тепла с помощью теплообменника, размещенного в верхней части емкости для обеспечения процесса локально-объемной кристаллизации воды путем намораживания кристаллов льда в количестве 50÷70% от массы исходной воды вокруг теплообменника, слив воды с примесями через отверстие в дне емкости и через канал, расположенный на 0,5÷2 см выше дна емкости, размораживание льда путем нагревания экранированного кабеля, отличающийся тем, что уровень наполнения рабочей емкости исходной водой определяется высотой отверстия канала, обеспечивающего слив избытка исходной воды в дополнительную емкость как при наполнении рабочей емкости, так и в процессе кристаллизации исходной воды за счет увеличения ее объема, размораживание льда производят путем нагревания тена, установленного внутри рабочей емкости вокруг теплообменника непосредственно в зоне льда, талую воду в процессе размораживания льда подвергают электрохимической активации, включающей направление талой воды в специальную емкость для электрохимической активации, разделенную диафрагмой на анодную и катодную камеры, причем катодную камеру соединяют трубопроводом с рабочей емкостью, в которую поступают ионы водорода, обуславливающие восстановительную электронодонорную активность, обеспечивающую изменение и фиксацию окислительно-восстановительного потенциала до -200 мВ и более.

2. Установка для очистки и активации воды, содержащая рабочую емкость с исходной водой, установленный в ней теплообменник для отвода тепла и намораживания льда, выполненный по форме многоступенчатого змеевика, расположенного в верхней части рабочей емкости, средство для нагрева, выполненное из экранированного кабеля, обеспечивающего нагрев поверхности рабочей емкости, морозильный агрегат с системой его охлаждения, трубопровод с вентилем для слива воды с примесями и трубопровод с вентилем для слива талой воды, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительной емкостью и специальной емкостью для электрохимической активации, соединенными между собой системой трубопроводов, постоянно открытым трубопроводом, соединяющим рабочую емкость с дополнительной емкостью для слива излишка воды в процессе заливки и в процессе кристаллизации при увеличении объема и повышения ее уровня, трубопроводами, снабженными электромагнитными клапанами, для слива воды с примесями после окончания процесса кристаллизации в дополнительную емкость и для заполнения талой водой специальной емкости для электрохимической активации и последующего частичного слива воды из анодной камеры, электронагревательным теном, выполненным по форме многоступенчатого змеевика, расположенного по спирали вокруг теплообменника и ниже его по высоте, термодатчиками и микропроцессором, причем емкость для электрохимической активации, содержащая анод и катод, разделена проницаемой диафрагмой на две камеры.