Результат интеллектуальной деятельности: Способ обеззараживания жидких сред

Изобретения относится к технологическим процессам обеззараживания жидких сред, представляет собой способ комплексного физико-химического воздействия ферромагнитных частиц и активного хлора во вращающемся переменном электромагнитном поле промышленной частоты (50 Гц). Может быть применено для обеззараживания сточных вод и других технологических жидкостей в сельском, коммунальном хозяйстве, химической технологии и других отраслях промышленности.

Известен способ обеззараживания жидких сред ультрафиолетовым излучением, заключающийся в облучении неподвижного или движущегося обеззараживаемого объема жидкости излучением ультрафиолетового диапазона, с введением излучения в обеззараживаемый объем через одно или несколько оптических окон водовода, прозрачных для ультрафиолетового излучения, на внутреннюю поверхность которых наносят покрытие с коэффициентом отражения 0,6-0,7, а излучение вводят в водовод под углом относительно его оси с обеспечением многократного отражения излучения от внутренних стенок (см. патент RU 2395461С2, C02F 1/32, A61 L2/10, опубл. 27.07.2010).

Известен способ электрогидравлического обеззараживания жидких сред, преимущественно животноводческих стоков, заключающийся в воздействии электрогидравлическими ударами, осуществляемыми разрядами в рабочей жидкости, изолированной от обрабатываемой, с электрогидравлическими ударами осуществляемыми над или под обрабатываемой жидкостью, с изоляцией от обрабатываемой жидкости раздвижными заслонками, открытие которых синхронизируют с разрядами, при этом для осуществления электрогидравлических ударов под обеззараживаемой жидкостью в качестве рабочей среды используют природную родоновую или искусственно приготовленную утяжеленную воду изготовленную из водопроводной воды последовательным кипячением и охлаждением 4…5 раз. Для реализации данного способа необходимо специальное устройство содержащее проточную камеру для обрабатываемой жидкости, разрядную камеру с рабочей жидкостью и одной или несколькими парами электродов, соединенных с генератором импульсов тока, отделенную от проточной камеры изолирующей перегородкой, отличающееся тем, что разрядная камера расположена над или под проточной камерой и изолирована от нее раздвижными заслонками, открытие которых синхронизируют с разрядами (см. патент RU 2036162 C1, C02F 1/48, В03С 5/00, опубл. 27.05.1995).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ обеззараживания жидких сред, суть которого заключается в обработке жидкости электромагнитным полем, отличающийся тем, что производится обработка жидкости электромагнитным полем крайне низкочастотного диапазона (3-30 Гц) или электромагнитным полем амплитудно-модулированным или частотно-модулированным, или фазомодулированным колебаниями крайне низкочастотного диапазона, при этом величина магнитной индукции каждого указанного электромагнитного поля составляет 0,5-50 мТл, а длительность воздействия 5-120 мин (см. патент RU 2188798 С1, C02F1/48, C02F103/04, опубл. 10.09.2002).

Недостатками данного способа является:

- отсутствие пролонгированного бактерицидного эффекта;

- периодичность и длительность процесса, делающая невозможным его применение в промышленных масштабах;

- необходимость использования дополнительных устройств для создания амплитудно- или частотно-модулированного электромагнитного поля;

- высокая удельная энергоемкость процесса;

- зависимости эффекта обеззараживания от мутности, жесткости и рН обеззараживаемой среды.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение экологической безопасности и общей технологической эффективности процесса обеззараживания жидких сред, за счет наличия пролонгированного бактерицидного эффекта в обеззараженной жидкости, что делает ее продуктом безопасным с эпидемиологической точки зрения; отсутствие зависимости эффекта обеззараживания от мутности, жесткости и рН обеззараживаемой жидкости.

Сущность изобретения заключается в том, что способ обеззараживания жидких сред, включающий перемещение ферромагнитных частиц в электромагнитном поле, отличающийся тем, что ферромагнитные частицы в виде стержней, перемещаются совместно с активным хлором во вращающемся переменном электромагнитном поле промышленной частоты 50 Гц, при этом используют активный хлор с концентрацией 14-16 мг/л.

Указанный технический результат достигается за счет применения активного хлора, обладающего высокой окислительной способностью, обеспечивающего пролонгированный бактерицидный эффект, а также воздействия ферромагнитных частиц, перемещающихся во вращающемся переменном электромагнитном поле промышленной частоты, позволяющих интенсифицировать процесс лизиса клеток патогенных микроорганизмов и существенно сократить его концентрацию.

Суть предлагаемого способа заключается в следующем. Обеззараживаемая жидкость подается в заземленную камеру, выполненную из парамагнитной стали, находящуюся в расточке рабочей зоне индуктора генерирующего вращающееся электромагнитное поле. Индуктор представляет собой магнитопровод со смещенными друг относительно друга на угол 120° электромагнитами, создающими вращающееся переменное электромагнитное поле с величиной магнитной индукции 40…60 мТл промышленной частоты (50 Гц), что позволяет уйти от использования частотных преобразователей и осуществлять питание напрямую от трех фазной сети, основным преимуществом данного решения является расширенная область применения способа и сниженная удельная энергоемкость. Камера устроена так, чтобы максимальное число линий магнитной индукции пронизывало объем обрабатываемой жидкости. При этом в ней перемещаются ферромагнитные частицы, движение и соударение которых создает вращающийся вихревой слой, образующий ряд вторичных эффектов в виде смешивания обрабатываемой среды на молекулярном уровне и гидродинамической кавитации, что позволяет существенно интенсифицировать скорость протекания процесса и сократить длительность воздействия до 3...5 секунд. Рекомендуемый уровень заполненности камеры ферромагнитными стержнями для максимального проявления вторичных эффектов составляет 5…7%, а для обеспечения пролонгированного бактерицидного эффекта необходимо использовать активный хлор с концентрацией 14…16 мг/л, который впрыскивается в рабочую зону при помощи объемного дозатора.

Приведенное комплексное физико-химическое воздействие с указанными параметрами приводит к механическому разрушению протоплазм бактериальных клеток, с параллельным резонансным поглощением энергии поля атомами щелочных и щелочно-земельных элементов с изменением спиновой ориентации их валентных электронов атомов, что обеспечивает изменение скоростей химических реакций, протекающих на мембранах клеток микроорганизмов (Кузнецов А.Н., Ванаг В.К. Механизм действия магнитных полей на биологические системы. Серия биологическая 6, 1987. С. 814-825). Результатом комплексного физико-химического воздействия является обеспечение стабильного бактерицидного эффекта, обладающего пролонгированным действием.

Жидкая среда содержащая патогенные микроорганизмы подвергается воздействию вращающегося переменного электромагнитного поля промышленной частоты с перемещающимися внутри ферромагнитными частицами, что приводит к созданию в ней эффекта интенсивного перемешивания, а ферромагнитные частицы находясь в электромагнитном поле проявляют свои магнитострикционные свойства, проявление которых осуществляется местными повышениями давления в обеззараживаемой жидкости и ее кавитации, что приводит к механическому разрушению протоплазм клеток патогенных микроорганизмов, а добавление активного хлора с пониженной концентрацией интенсифицирует окислительные процессы на возникшей активной поверхности протоплазм клеток патогенных микроорганизмов в результате их механического разрушения.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:

- наличие пролонгированного бактерицидного эффекта;

- меньшая продолжительность воздействия, от 2 до 5 секунд;

- минимизация отрицательных побочных продуктов обеззараживания;

- отсутствие зависимости эффекта обеззараживания от мутности, жесткости и рН обеззараживаемой среды;

- сниженная удельная энергоемкость;

- более высокая эксплуатационная надежность, достигнутая за счет отсутствия механических узлов в устройстве реализации.