CZ20022559A3 - Zařízení pro úpravu vody - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro antibakteriální úpravu vody, zejména dekontaminaci a/nebo sterilizaci, jakož i pro hubení mikroorganismů přítomných ve vodě.

Dosavadní stav techniky

Požadavek jednoduchého a přenosného zařízení se snadnou obsluhou, které zlepšuje kvalitu pitné vody, je doposud řešen zejména známými zařízeními na bázi filtrace, např. filtrace aktivním uhlím, nebo zařízeními, která umožňují získávání pitné vody z kapalin kontaminovaných bakteriemi, těžkými kovy apod. pomocí chemických přípravků.

V praxi se ovšem řešení založená pouze na filtrování ukázala často jako nedostatečná pro úpravu vody, která obsahuje bakterie nebo jiné mikroorganismy. Další známé způsoby vhodné právě k hubení mikroorganismů ve vodě, jako např. působení ultrafialového záření, se jeví pro použití v přenosném přístroji, nejen z důvodů nezbytného zásobování energií, rovněž jako nevyhovující.

Dále jsou podle dosavadního stavu techniky známy technologie pro dekontaminaci, popř. vyčištění vody, které fungují na základě elektrických signálů, obvykle se stejnosměrným napětím. Účinku je v tomto případě dosahováno zpravidla tím, že elektrolytickým působením se z kontaminované vody uvolní takzvané anodické oxydanty, obvykle chlór, které působí smrtelně na bakterie přítomné ve vodě. Tato známá zařízení jsou proto opatřena • · ··· · elektrodami s velkým povrchem, které optimálním způsobem vyvolávají elektrolytický pochod.

Nevýhoda tohoto postupu však spočívá v tom, že uvolněný chlór může negativně působit na kvalitu, zejména pitné, vody, a kromě toho jsou zápach a chuť takto upravené vody obvykle považovány za velice nepříjemné.

Podstata vynálezu

Úkolem předloženého vynálezu je vytvořit zařízení pro úpravu, zejména dekontaminaci a sterilizaci vody, jehož provoz a obsluha vyžaduje minimální náklady. Toto zařízení by mělo být použitelné jako přenosné, čemuž musí být přizpůsobeno i zásobování elektrickou energií, a dále umožňovat bezpečný, obnovitelný a rychle dosažitelný sterilizační efekt, a to vše při minimální produkci anodických oxydantů.

Úkol je řešen zařízením se znaky podle prvého patentového nároku, jakož i postupem popsaným v nároku 15. Výhodná příkladná provedení vynálezu jsou dále popsána ve zbývajících patentových nárocích.

V řešení podle vynálezu je s výhodou využito efektu, zjištěného autorem, že střídavý elektrický signál má dekontaminační účinek, tzn. že usmrcuje mikroorganismy, jestliže je pomocí elektrody přiveden do vody určené k úpravě. Tohoto účinku se dosahuje i v případě, že elektrolytické pochody jsou značnou měrou potlačeny, aby se zabránilo vzniku anodických oxydantů. To je podle vynálezu řešeno maximálním zmenšením povrchu použitých elektrod.

• 4 4444 *· 44 ·· *···

4 4444 44 4

444 44 4« 44«

4 W 4 4444 4444

4 44 44 ·· ··

Aby byla dekontaminace střídavým elektrickým signálem co nejefektivnější, je podle vynálezu důležité využít skutečnosti, že amplitudový zdvih střídavého signálu, jakož i poměr mezi trváním signálu a pauzy v průběhu střídavého signálu (zejména v případě pravoúhlého signálu), které jsou optimální pro usmrcení mikroorganismů, závisí na vodivosti upravované vody.

Vynález proto předpokládá, že zařízení je opatřeno automatizovanou jednotkou pro určení vodivosti upravované vody. V závislosti na zjištěném výsledku je pak zvolen příslušný střídavý signál, zejména jeho frekvence, amplituda a/nebo poměr mezi trváním signálu a pauzy během jedné periody.

Na základě pokusů bylo stanoveno, že volba signálu odpovídá nelineárnímu vztahu mezi vodivostí a maximální výchylkou signálu, přičemž nejvýhodnější je, jestliže příslušná křivka má parabolický tvar.

Je žádoucí, aby nádrž na vodu, jakož i zařízení produkující střídavý elektrický signál pro elektrody, byly součástí přenosné jednotky, takže přístroj může být flexibilně použit na místech, kde je potřeba čisté, dekontaminované vody.

Flexibilní použití takovéto lehce přemístitelné jednotky vyžaduje, aby byla pokud možno nezávislá na elektrické napájecí síti. Proto byla v rámci předloženého vynálezu vytvořena možnost napájet zařízení vydávající elektrický signál nízkým napětím, přičemž nízkým napětím se pro účely předloženého vynálezu rozumí každé napětí, které je menší než síťové střídavé napětí a které se obvykle získává z přenosných napájecích jednotek, jako jsou baterie apod. Nízkým napětím se tedy vdaném případě rozumí

0K · 4) · * »··· • 9 9 · 9 9 9 • 9 ·· 9 9 · • 99 9«· > ·

99 9 9 99 9 • 9 99 *· · ·

Μ 9 9«9 • 9 · • 9 9 • * ·

A · · · ·» « napětí ο velikosti 12, 24 nebo 30 V, nebo též stejně velké napětí produkované solárními články.

Předložený vynález tak při nízkých energetických nákladech umožňuje vysoce účinnou dekontaminaci znečištěné vody, a tím i její úpravu v pitnou vodu. Zařízení vytvořené podle vynálezu lze přitom díky jeho skladnosti přemístit na libovolné místo, kde je úprava vody žádoucí.

Úprava vody v zařízení probíhá nejen v jednotlivých dávkách, ale vynález může být realizován také jako průtočné zařízení, kdy upravovaná voda nádrží plynule protéká.

Bylo zjištěno, že působení střídavého elektrického signálu na bakterie, s výhodou stejnosměrného střídavého elektrického signálu, je obzvláště účinné, jestliže signál vykažuje pouze komponenty stejnosměrného napětí se stejnou polaritou. Podle dalšího příkladného provedení vynálezu je proto zařízení vydávající elektrický signál upraveno jako zdroj takového typu signálu, tzn. že co se týče polarity, není rozložení signálních prvků symetrické. V úvahu přichází rovněž takový způsob realizace vynálezu, kdy se prostřednictvím pravidelného přepólování elektrod zabrání jejich zvápenatění nebo jiné nežádoucí sedimentaci na elektrodách. Podle tohoto příkladného provedení vynálezu předchází každému procesu přepólování časový interval, kdy neprobíhá elektrický proud v délce přibližně 1 až 5 sekund, aby se tak zabránilo výskytu anodických oxydantů. Kromě toho mají tyto pauzy, kdy na kontaminovanou vodu nepůsobí elektrický proud a dochází k dokmitání a poklesu napětí ve vodě, pozitivní účinek na spotřebu energie, což je podstatné zejména v případě přenosného zařízení.

·* ····

4« 4···

4* 44 > · 4 *444 * * · • 44 44 44 ···

V praxi se jeví jako zvláště důležité, jakým způsobem jsou realizovány elektrody. Podle dalšího příkladného provedení vynálezu se totiž ukázalo jako výhodné, jestliže je alespoň jedna elektroda vytvořena z protáhlého vodiče, zejména drátu, přičemž tento drát se za účelem minimalizace výskytu anodických oxydantů vyznačuje co nejmenším povrchem a jeho průměr činí přibližně 0,1 až 0,5 mm. Dále je vhodné, aby byl vytvořen z platiny nebo podobných materiálů. Právě realizace elektrod demonstruje základní odlišnost od známých způsobů dekontaminace, založených na elektrolýze, neboť obvykle se dává přednost elektrodám s co největším povrchem.

Pro doplňující úpravu vody, během níž je zbavena těžkých kovů, nitrátů, sloučenin chlóru atd., je možné opatřit zařízení navíc filtrační jednotkou, přičemž v závislosti na účelu použití a požadované intenzitě filtračního efektu může být taková filtrační jednotka zařazena před vstupní a/nebo za výstupní částí nádrže. Rovněž je možné použití variabilních, otočných, popřípadě jiných filtrů.

Efektivita hubení původců chorob (jednobuněčné organismy, paraziti, bakterie a viry) ve vodě závisí podle vynálezu také na konkrétním tvaru působícího střídavého signálu, přičemž jako obzvlášť účinný se osvědčil pravoúhlý střídavý signál.

Jak prokázaly odborné zkoušky předloženého vynálezu, může být při použití daného zařízení během poměrně krátké doby působení, obvykle v rozmezí 5 až 15 minut, usmrceno velké množství coliobakterií, mezofilních a psychrofilních bakterií různých typů, takže tento vynález představuje možnost, jak flexibilním a jednoduchým způsobem vyčistit vodu nezávisle na zdroji síťového napětí, a tím podstatně snížit riziko infekce v zanedbaných oblastech.

Podstatou obzvlášť výhodného příkladného provedení vynálezu je rovněž to, že je vytvořeno větší množství nádrží podle vynálezu, které jsou uspořádány jako moduly takovým způsobem, že voda přitéká současně do více nádrží, čímž může během stanoveného časového úseku dojít ke zvýšení čistícího výkonu, a/nebo jsou nádrže zapojeny za sebou, takže voda musí urazit delší vzdálenost a tím se prodlouží doba, po kterou na ni zařízení působí.

Další příkladná provedení vynálezu předpokládají, že u elektrického zařízení vydávajícího střídavý signál lze naprogramovat dobu, po kterou je střídavý signál produkován, přičemž zvolené programy obsahující vzor signálu a dobu působení lze uložit a v případě potřeby opět vyvolat.

Další příkladné provedení vynálezu spočívá vtom, že alespoň některé elektrody, zejména ty, které jsou upraveny v blízkosti výstupní části nádrže a které lze s výhodou vyměnit, jsou zhotoveny z hořčíku, čímž se umožní další řízené působení iontů hořčíku na upravovanou vodu. Vyhovující je množství přibližně 5 až 15 mg hořčíku na litr vody.

Použití elektrod z hořčíku je pro tento účel vhodné zejména s ohledem na koncentraci chloridových iontů přítomných ve vodě. Prostřednictvím iontů hořčíku uvolňujících se z hořčíkových elektrod dojde k neutralizaci chloridu, takže problém stále se zvyšujícího obsahu chloridu v pitné vodě je předloženým vynálezem úspěšně vyřešen.

V této souvislosti je třeba zmínit též další výhodné příkladné provedení vynálezu, které umožňuje manuální zásah do produkování elektrického signálu, a to v reakci na zvýšený obsah chloridu ve vodě, zjištěný zcela • · · · • · · ·

běžnými prostředky, např. testovacími proužky. Elektrický signál je jinak podle vynálezu řízen zcela automaticky prostřednictvím regulačních zařízení. Manuálním zásahem lze dosáhnout zejména zmenšení maximální výchylky a/nebo zkrácení signálu ve srovnání s dobou trvání pauzy střídavého elektrického signálu, což vede k menšímu uvolňování chloridu v důsledku elektrického signálu.

Problém s chlórem je předloženým vynálezem alternativně řešen tak, že zařízení je podle příkladného provedení opatřeno přídavnými elektrodami, obvykle z uhlíku, hořčíku nebo jiných, v pitné vodě povolených kovů, ve tvaru tyčí, sítě, potahování nebo destiček, na které působí zvláštní signál, s výhodou se stejnosměrným napětím v rozmezí 1 až 50 V a optimální hodnotou 25 V, čímž zajišťují žádoucí neutralizaci vody s obsahem chloridu. Díky tomuto opatření není nutné přikročit k dříve popsanému manuálnímu zásahu do chodu regulačních prostředků podle vynálezu. Je vhodné, jestliže jsou tyto přídavné elektrody od sebe vzdáleny přibližně 1 až 20 mm, optimálně 10 mm, mají tvar destiček o rozměrech cca 10 χ 100 mm a jsou napájeny proudem, stejnosměrným nebo střídavým, o velikosti 20 až 100 mA, s výhodou 20 mA.

Přehled obrázků na výkresech

Další výhody, znaky a detaily vynálezu vyplývají z následujícího popisu příkladných provedení, jakož i nákresů. Zde značí:

Obr. 1 schematický boční pohled na zařízení pro úpravu vody podle vynálezu;

Obr. 2 diagramy znázorňující různé tvary střídavého signálu (jako funkce napětí signálu v průběhu času), jenž je pomocí elektrod přiváděn do upravované vody, na niž působí;

• ·

Obr. 3 další příkladné provedení předloženého vynálezu.

Příklady provedení vvnálezu

Jak je schematicky znázorněno na obr. 1, zařízení pro úpravu vody, zejména dekontaminaci, za účelem získávání pitné vody, sestává z válcovité nádrže 10, v jejímž vnitřku je upraven pár elektrod 12 ve tvaru drátu, popř. tyče z platiny o průměru 0,1 mm, přičemž na tyto elektrody 12 působí, jak je na obr. 1 schematicky znázorněno, střídavý elektrický signál.

Tento střídavý elektrický signál je generován zařízením 14, schematicky znázorněným na obr. 1, které může být napojeno na zdroj nízkého napětí, obvykle 12 V autobaterii apod.

Na části protilehlé k zařízení vydávajícímu střídavý elektrický signál 14, tj. na horní vstupní části 16, je schematicky znázorněna filtrační jednotka 18, která známým způsobem zbavuje kontaminovanou vodu procházející vstupní částí 16 iontů těžkých kovů, sloučenin chlóru nebo dusíku, a zlepšuje tak celkový čisticí efekt. Alternativně lze nádrž poměrně snadno opatřit výstupní, na výkrese neznázorněnou, částí, a vytvořit tak průtočnou nádrž, takže úprava vody pak neprobíhá po jednotlivých dávkách, nýbrž způsobem stálého přítoku a odtoku skrze vstupní a výstupní část.

Na obr. 1 je znázorněno osvědčené dekontaminační zařízení, které lze snadno ovládat i manuálně a které je rovněž možno přemístit na libovolné místo použití. Obsah nádrže 10 se obvykle pohybuje v rozmezí cca 0,5 až 5 litru.

Zařízení znázorněné na obr. 1 funguje následujícím způsobem: Uživatel naplní zařízení skrze vstupní část vodou určenou k dekontaminaci, která kromě iontů těžkých kovů jako je olovo nebo měď, obsahuje rovněž mikroorganismy jako bakterie, viry nebo jiné potencionálně škodlivé původce chorob. Voda prochází filtrační jednotkou 18, kde je filtrována známým způsobem a shromažďuje se uvnitř nádrže 10, přičemž je výhodné, jestliže se další úprava vody uskuteční teprve tehdy, když je nádrž 10 zcela plná a elektrody ve tvaru tyčí 12 leží v nádrži 10 pod hladinou vody.

Po aktivaci začne zařízení 14 následně vydávat střídavý signál, který je přiveden na elektrody 12. To způsobí, že v tekutině omývající elektrody 12 se vytvoří elektrické pole, které se s ohledem na dielektrické vlastnosti vody šíří v závislosti na geometrii elektrod a tvaru přiváděného střídavého signálu.

Obr. 2 znázorňuje různé možnosti přívodu střídavého signálu do tekutiny nacházející se v nádrži 10. Grafy, označené na obr. 2 písmeny (a) až (e), představují průběh signálu a odpovídají přitom vesměs stejnosměrnému, pravoúhlému střídavému signálu. Z toho vyplývá, že dané příkladné provedení vynálezu počítá pouze s jednopólovým signálem. Předložený vynález se však neomezuje ani na zobrazený pravoúhlý signál, ani na unipolaritu.

Jak je zřejmé z grafů na obr. 2, označených písmeny (a) až (e) představujích průběh signálu, lze podle příkladného provedení z obr. 1 tvar signálu s výhodou automaticky nastavit, a sice v závislosti na konkrétní vodivosti tekutiny nacházející se v nádrži. Vodivost se zjišťuje nejlépe před působením střídavého signálu na tekutinu nebo průběžně během tohoto působení prostřednictvím měřicí jednotky, která však není na výkresech znázorněna.

4004 0· 40 04 4400 • 0 0 0044 00 0

0 0000 40 0

V závislosti na takto zjištěné vodivosti je určen tvar signálu (vzor signálu) optimální pro danou tekutinu, přičemž v rámci výhodného příkladného provedení vynálezu se vychází z nelineárního, přesto však nepřetržitého, zejména parabolického, vztahu mezi vodivostí a maximální výchylkou střídavého signálu.

Konkrétně, jak ukazují příklady (a) až (c) na obr. 2, může dojít k automatické změně přiváděného střídavého signálu, závislého na vodivosti, tím způsobem, že se změní pouze maximální výchylka střídavého signálu, zatímco poměr trvání signálu a pauzy v průběhu jedné periody zůstává nezměněn. Maximální výchylka, kterou lze takto nastavit, může ležet přibližně mezi minimální hodnotou 3 V a maximální hodnotou 50 V, přičemž v praxi jsou obvykle voleny maximální výchylky 12 V nebo 24 V, a to z důvodu omezených možností vstupního signálu, vznikajícího z nízkého napětí. Příkladná maximální výchylka napětí při nízké vodivosti, přibližně v rozsahu 180 p-Scm'¹ až 360 μ-Scm'¹, činí asi 30 V při impulzech napětí o šířce 15 ps. Vyšší vodivost (obvykle v rozsahu 1500 μ-Scm'¹ až 2000 μ-Scm'¹) by podle tohoto příkladu způsobila automatický pokles výchylky napětí na hodnotu přibližně 10 V, jehož důsledkem by bylo podstatné a automatické snížení průměrného proudu při vyšší vodivosti podle vynálezu.

Současně s maximální výchylkou signálu nebo místo ní (srovnej obr. 2 písmeno (d) nebo (e)) je možné změnit poměr mezi trváním signálu a pauzy střídavého signálu, a to tím (viz obr. 2 (e)), že trvání signálu v rámci jedné periody se časově neshoduje s délkou pauzy, proto signál nevykazuje zřetelné základní kmitání, určené impulzem signálu, patrné na příkladech (a) až (c). Pauzy mezi jednotlivými impulzy trvají přibližně 5 ps v případě nízké vodivosti vody, a až 200 ps při vysoké vodivosti vody, přičemž typická šířka impulzu napětí činí asi 15 ps.

Po změření vodivosti se podle jednoho z příkladných provedení vynálezu výchylka signálu sníží při relativně vysoké vodivosti vody (např. v důsledku vysoké koncentrace iontů vápníku a hořčíku) na stanovenou nejnižší hraniční hodnotu (t.j. hraniční hodnotu napětí), eventuelně s připočtením bezpečnostní přirážky. Toto minimální napětí bylo stanoveno na základě pokusů a bylo rovněž mikrobiologicky testováno, přičemž dalšími veličinami ovlivňujícími toto hraniční napětí (mezní výchylku) jsou konkrétní tvar nádrže, množství vody a dále parametry ve vztahu k elektrodám, jako je jejich tvar, materiál a velikost povrchu. Po nastavení maximální výchylky následuje nastavení poměru mezi trváním signálu a pauzy střídavého signálu, přičemž jak bylo popsáno ve výše zmíněném příkladném provedení, v případě vody s relativně vysokou vodivostí se zkracuje trvání signálu a/nebo prodlužuje trvání pauzy, což je znázorněno jako zúžení, resp. rozšíření na diagramu zachycujícím průběh signálu v čase.

Naměřená nízká vodivost vody má naopak za následek zvýšení napětí (tzn. zvětšení maximální výchylky střídavého signálu), jakož i prodloužení signálu vzhledem k trvání pauzy, jak lze vyčíst z diagramu, znázorňujícího průběh signálu v čase. V krajních případech je možné, že voda určená k úpravě má tak malou vodivost, že je nutné zařadit další elektrodu nebo do vody přidávat ionty, např. soli, za účelem zvýšení její vodivosti. Podle obzvláště výhodného příkladného provedení jsou i tyto minimální hodnoty vodivosti, označované též jako mezní hodnoty, signalizovány vhodným způsobem, např. světelným signálem.

Zatímco nastavení vzoru signálu probíhá s výhodou podle obr. 2 automaticky a pomocí vhodně zvolené měřicí a regulační elektroniky, je alternativně k tomu rovněž možné vybírat manuálně z několika předem • · • · · · • · · · · · · · · · ··· ···· · · · ♦ · · ········ ^x «· · ·· ·· ·· ·· zadaných tvarů signálu, dále pomocí digitální techniky volit tvar signálu z nabídky v tabulce nebo podniknout jiné kroky vedoucí k přizpůsobení tvaru střídavého signálu konkrétním hodnotám vodivosti. Kromě toho, či jako alternativa lze též průběžně měnit frekvenci signálu během jediného procesu úpravy vody, a sice tak, že se stále pohybuje mezi horní a dolní mezní hodnotou. Tímto způsobem je zohledněna skutečnost, že pro dekontaminaci vody od různých druhů bakterií je třeba různých frekvencí signálu.

Doba úpravy množství vody o objemu 2 litry, jak je znázorněno na obr.

1, se pohybuje obvykle mezi 2 a 20 minutami. Podle stupně kontaminace vody je však nutné připočíst ještě bezpečnostní přídavek. Obzvláště výhodné příkladné provedení vynálezu podle obr. 1 spočívá dále vtom, že zařízení je opatřeno na výkresech blíže neznázorněnou časovou jednotkou, která uživateli v optimálním případě signalizuje vydáváním optického nebo jiného signálu, že doběhla zvolená doba dekontaminace.

V praktických zkouškách se prokázala účinnost vynálezu nejen u bakterií typu e-coli, salmonella, legionella, enerocos, pseudamonasas aerogenosa, staphylococcus aureus atd., nýbrž je možno vycházet z toho, že popsaným způsobem mohou být ve vodě usmrcovány, popř. zneškodňovány i další jednobuněčné organismy, paraziti, bakterie a viry.

V případě, že je popsané zařízení opatřeno rovněž filtrační jednotkou, mohou být z vody odstraněny i ionty těžkých kovů, olovo, kadmium, zinek, měď, arzen aj., dále též nitráty, sulfáty, uhlovodík, chlór, organické sloučeniny chlóru, pesticidy atd.

Podle jednoho z dalších příkladných provedení vynálezu je nádrž 10 podle vynálezu (viz obr. 1) vyplněna zcela nebo pouze zčásti filtračním • · ·· • · · · · · · · · · ·· ··· · materiálem, takže nádrž 10 slouží kromě její vlastní dekontaminační funkce vyvolávané elektrodami, popř. elektrickými signály, navíc i jako filtr.

Podle příkladné realizace tohoto provedení vynálezu je nádrž podle obr. 1 naplněna sypaným, popř. vhodným sintrovaným porézním filtračním materiálem o velikosti zrn přibližně 0,5 až 1,5 mm, a úprava vody je provedena předepsaným způsobem. Kontaminovaná voda, přivedená do nádrže, odchází po dokončení úpravy jako zcela dekontaminovaná. Kromě toho nebyly v použitém filtračním materiálu zjištěny žádné živé bakterie. Značná výhoda tohoto příkladného provedení vynálezu spočívá v tom, že zařízení lze využít i pro dekontaminaci filtračních jednotek, které jsou, jak je známo, semeništěm bakterií, pokud nejsou učiněna konkrétní opatření, jako například postříbření povrchu zrn. U předloženého vynálezu je však nutno dbát rovněž na to, aby filtrační materiál, kterým je nádrž naplněna, neovlivňoval působení elektrického proudu, např. vlastní vodivostí. Z tohoto hlediska se jeví například užití aktivního uhlí jako problematické.

Je velice výhodné, jestliže jsou filtrační jednotky, např. s aktivním uhlím apod., zapojeny za zařízením podle vynálezu, neboť jeho výborné čisticí a dekontaminační vlastnosti zabrání nejen hromadění bakterií a tím kontaminaci připojených filtračních jednotek, ale praktické zkoušky rovněž prokázaly, že proces úpravy vody probíhající v nádrži zařízení přesahuje i do připojené filtrační jednotky, kde pozitivně působí na přítomné bakterie.

Obr. 3 znázorňuje další příkladné provedení předloženého vynálezu, které je vhodné zejména pro flexibilní modulovou konstrukci a užití a které se snadno přizpůsobí různým podmínkám provozu.

·♦··

4444 · · ·

4 4 # • 44

Obr. 3 tak znázorňuje těleso nádrže 50 ve tvaru kvádru, které, jak lze poznat z bočního pohledu na obr. 3, je tvořeno větším množstvím komor, které jsou od sebe odděleny vertikálními stěnami 52, 54, zasahujícími střídavě ode dna nádrže 56, popř. víka nádrže 58 do vnitřního prostoru nádrže 50. Přesněji řečeno stěny 52, 54 jsou uspořádány tak, že se ve směru proudu, označeném šipkou 60, střídají tím způsobem, že jedna stěna je upravena výš, zatímco sousední stěna níž, takže kontaminovaná voda vstupující do nádrže 50 je od vstupní části 62 vedena meandrovitě, na sebe navazujícími komorami, střídavě směrem nahoru a dolů, tak jak naznačuje šipka 64, a to až k výstupní části 66. Dále lze z obr. 3 vyčíst, že stěny 52 situované v dolní části nádrže 50 nedosedají na víko 66 nádrže 50, nýbrž mezi stěnou 52 a víkem 66 zůstává malý meziprostor, který umožňuje odchod plynů z nádrže 50. Toto odvzdušnění slouží ke snadnému odvedení anodických oxydantů, jejichž vzniku v nepatrném množství nelze zcela zabránit.

Jak je dále zřejmé z obr. 3, některé z komor, tvořené výše popsaným způsobem, jsou opatřeny systémem elektrod, a sice tak, že vždy tři elektrody zhotovené z platinového drátku o průměru s výhodou 0,1 až 0,2 mm zasahují do meziprostorů nádrže 50, jimiž prochází voda proudící směrem nahoru. Drátky elektrod jsou připojeny k, na obrázku pouze schematicky znázorněnému, zdroji signálu 68 a vydávají signály výše popsaného typu. Na obr. 3 znázorněná konfigurace zapojení je uspořádána tak, že vnější drátky elektrod jsou spojeny s prvním pólem, zatímco vnitřní drátky elektrod s druhým pólem zdroje signálu 68.

Zejména s ohledem na pozitivní provozní a čisticí vlastnosti se přitom konfigurace znázorněná na obr. 3 osvědčila tehdy, když byly elektrody poněkud překvapivě umístěny v proudu vody, jenž směřoval směrem vzhůru.

• · · · · ·

Kromě čistých platinových drátků, které byly použity jako elektrody v znázorněném příkladném provedení, se nabízejí i další formy elektrod, jako např. grafitové tyče nebo tuhy, které jsou s výhodou vyměnitelné a jejich průměr se obvykle pohybuje v rozmezí 0,1 až 2 mm, s výhodou však 0,5 mm.

Podle jednoho z dalších alternativních příkladných provedení je kromě toho možné, aby byly elektrody upraveny přímo na stěnách zobrazené nádrže (nebo jiného typu nádrže), a to vhodným pokovováním vnitřních stěn nádrže, event. jiným upevněním vodiče, takže stěny ohraničují jednak mechanicky nádrž s vodou, ale současně slouží i jako nosič elektrod. Zejména s ohledem na. výhodnou, automatizovanou výrobu nádrží, například modulové konstrukce, se nabízejí takovéto způsoby realizace, přičemž podle jinak známého způsobu jsou stěny tělesa nádrže zhotoveny ze vzorovaných skleněných desek.

V dalším příkladném provedení modulového uspořádání se analogicky ke způsobu provedení znázorněnému na obr. 3 nabízí možnost upravit nádrže, které jsou obvykle 3 až 30 cm dlouhé, 5 až 15 cm vysoké a mohou mít tloušťku 20 až 50 mm, tak, že větší množství těchto nádrží může být plněno přitékající vodou současně, nebo voda určená k úpravě protéká sousedními nádržemi postupně. Díky této technologii je možné jednoduše a s nízkými náklady vyrábět velké množství nádrží standardizované velikosti, které jsou pak v závislosti na situaci a žádoucím čisticím výkonu propojeny v příslušném množství, čímž odpadá nutnost vyrábět nádrže o různých rozměrech.

Podle dalšího příkladného provedení vynálezu jsou možné četné variace: tvar nádrže je například téměř neomezený. Kromě znázorněného válcového tvaru může nádrž vykazovat též tvar kvádru, elipsy atd. Elektrody mohou být, jak je znázorněno na výkrese, umístěny ve vnitřním prostoru

9009

00

0 0000 09 9 •00 99 90 999 nádrže, ale kromě toho mohou být také bezprostřední součástí stěny nádrže a být naneseny např. jako síť (zhotovená např. z uhlíkových vláken), eventuelně jako platinová fólie přímo na vnitřní stěnu nádrže.

Další alternativní způsob provedení vynálezu spočívá v oddělení elektrod od média vhodným membránovým materiálem, tj. materiálem, který propouští ionty.

Experimentálně bylo dále zjištěno, že dekontaminační efekt lze po určitý časový úsek zvýšit působením tlaku nebo dmýcháním.

Nízkou hodnotu vodivosti vody lze ovlivnit přidáním iontů kuchyňské soli, vápníku nebo solí hořčíku; vysoká vodivost vody vyžaduje naproti tomu pokud možno speciální druhy elektrod.

Pokud je voda určená k úpravě extrémně biologicky znečištěná, je podle vynálezu možné před nebo po procesu úpravy zařadit navíc další čisticí procesy jako čeření, vločkování nebo provzdušnění jakož i filtraci.

Přestože hlavní oblast využití předloženého vynálezu spočívá vtom, že zařízení je přemisťováno na místa použití, což vede ktomu, že využívá vhodného nízkého napětí, není však jeho užití omezeno pouze na tento způsob a zejména při použití vhodného měřicího transformátoru napětí, popř. síťových částí, je možné provozovat dané zařízení i stacionárně. Zejména v případě, že je k dispozici síťové napětí, je podle dalšího výhodného příkladného provedení vynálezu tohoto napětí využito pro provoz chladicí jednotky nádrže podle vynálezu, což se projeví dalšími pozitivními účinky na hygienické poměry v nádrži.

•4 444· • 4 4« ♦♦ · ·4· 4 44 4 ♦44 44 44 444 ··♦ ·4 44 4·4 4 4

444 «4444444 + ' 44 4 44 «4 44 44

Je nutno dále zdůraznit, že užitím předloženého vynálezu se, jak bylo zamýšleno, podařilo ve značné míře zabránit výskytu anodických oxydantů, zejména chlóru. Tento účinek je jedním z výsledků automatického nastavení a změny střídavého signálu podle vynálezu v závislosti na aktuální vodivosti vody. Dalším výsledkem je i to, že při realizaci vynálezu jako průtočného systému je voda okamžitě po procesu úpravy pitelná, aniž by bylo nutné odstraňovat volný chlór pomocí filtrů s aktivním uhlím apod. Experimentální zkoušky obsahu chlóru, popř. vzniku chlóru během úpravy podle vynálezu prokázaly, že ve vodě kontaminované bakteriemi s nepatrným obsahem chloridů, tj. 1 mg chloridů na 1 litr vody, nebyl naměřen žádný volný chlór, u obsahu cca 10 mg chloridů na litr vody nebyl po úpravě zjištěn rovněž žádný volný chlór a pouze u vody kontaminované bakteriemi s vysokým obsahem chloridů, tj. 120 mg chloridů na litr vody, což překračuje stanovenou normu pro přítomnost chloridů 100mg/litr, byl po úpravě podle vynálezu zjištěn ve vypouštěné vodě obsah chlóru < 0,1 mg na litr, což leží hluboko pod stanovenou normou pro obsah chlóru v pitné vodě.

Claims (17)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení pro antibakteriální úpravu vody, zejména dekontaminaci a/nebo sterilizaci, jakož i pro hubení mikroorganismů přítomných ve vodě, s nádrží (10), do které je přiváděna voda určená k úpravě, a elektrodami (12) upravenými v nádrži (10), jež působí na vodu a mohou být spojeny se zařízením vydávajícím elektrický signál (14), uloženým mimo nádrž (10), a rovněž tímto napájeny, vyznačující se tím, že zařízení (14) vydávající elektrický signál je napájeno nízkým napětím a vytváří střídavý elektrický signál mezi elektrodami s maximální výchylkou < 50 V a frekvencí v rozsahu 1 až 5000 kHz, přičemž zařízení (14) vydávající elektrický signál je opatřeno regulačními prostředky, které slouží k automatické úpravě maximální výchylky, amplitudového zdvihu a/nebo poměru mezi trváním signálu a pauzy střídavého signálu v závislosti na vodivosti vody.
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že střídavý elektrický signál obsahuje prvek stejnosměrného napětí a s výhodou se tedy jedná o stejnosměrný signál se střídavým napětím.
3. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že nádrž (10) a zařízení (14) vydávající elektrický signál tvoří jeden, přenosný celek, který lze manuálně obsluhovat.
4. 4. Zařízení podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že alespoň jedna elektroda (12) je tvořena částmi z protáhlého vodiče, s výhodou ve tvaru drátu, a/nebo jsou elektrody zhotoveny z drátu o maximálním průměru 0,5 mm, s výhodou však 0,1 mm.

   Pi/ cZjocxe- J&sv

   99 9999 ·« • · · 9 9 9 9 • 9 9 9 9 99

   9 9 9 9 9 9 9

   99 · ·· ·«

   99 9 99 9

   9 9 9

   9 9 9

   9 9 9

   9 9 9 9

   99 99
5. 5. Zařízení podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že elektrody jsou vytvořeny z hořčíku, aby zejména v případě, že se ve vodě určené k úpravě vyskytuje chlorid, mohlo dojít k uvolnění iontů hořčíku do ní.
6. 6. Zařízení podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že regulační prostředky jsou vytvořeny tak, že se při nízké vodivosti upravované vody amplituda napětí střídavého signálu zvyšuje a při vyšší vodivosti naopak snižuje.
7. 7. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že regulační prostředky jsou vytvořeny tak, že při nízké vodivosti upravované vody je nastaven kratší časový interval mezi jednotlivými impulzy střídavého signálu a při vyšší vodivosti naopak delší časové intervaly.
8. 8. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že před vstupní částí nádrže a/nebo za výstupní částí nádrže je zařazena filtrační jednotka.
9. 9. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že nádrž je alespoň zčásti vyplněna filtračním materiálem, a sama působí jako filtr, přičemž elektrody upravené v nádrži slouží k dekontaminaci, popř. sterilizaci, nádrže fungující jako filtr.
10. 10. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že zařízení (14) vydávající střídavý elektrický signál je kromě běžných regulačních prostředků navíc opatřeno přídavnými prostředky ·· ··♦· ·* ·* ♦· ···· • · · · · · · · · 4

    4 4 9 4 9 49 4 9 4

    4 4 9 4 4 4 4 4 4 4 4

    44 4 44 49 44 44 umožňujícími manuální úpravu maximální výchylky, amplitudového zdvihu a/nebo poměru mezi trváním signálu a pauzy střídavého signálu, v závislosti na zjištěném obsahu chloridu v upravované vodě.
11. 11. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že je opatřeno prostředky k elektronickému určení elektrické vodivosti upravované vody, přičemž zařízení (14) vydávající střídavý elektrický signál reaguje na zjištěnou hodnotu vodivosti tak, že nastaví a vydává střídavý elektrický signál příslušného tvaru, přičemž přiřazení příslušného tvaru signálu k dané hodnotě vodivosti probíhá podle nelineární, popř. kalibrační, křivky a/nebo podle předem určených, diskrétních a uložených parametrů.
12. 12. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že na přídavné elektrody, které jsou zhotoveny z uhlíku, hořčíku a/nebo ušlechtilého kovu a které ve vodě neutralizují, popř. eliminují anodické oxydanty, zejména volný chlór a sloučeniny chlóru, působí zvlášť produkované stejnosměrné nebo střídavé napětí.
13. 13. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 12, vyznačující se tím, že větší množství nádrží vytvořených ve tvaru kvádru je upraveno jako moduly, které lze uspořádat tak, že voda určená k úpravě může protékat větším množstvím nádrží současně nebo naopak procházet nádržemi postupně.
14. 14. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 13, vyznačující se tím, že zařízení (14) vydávající střídavý elektrický signál je spojeno s časovou řídicí jednotkou, jež lze s výhodou naprogramovat a která slouží ·· 9999

    9 9 9 • · t

    21 · * ·

    4» 1 9 9 9 • 9 ·« 99 ···« • · · · » » « 9 · 99 9 9 9 • 9 · 9 9 9 9

    99 99 99 99 k nastavení předem určené doby provozu elektrického zařízení (14) vydávajícího střídavý signál.
15. 15. Způsob úpravy vody, zejména pro přípravu pitné vody, vyznačující se tím, že do nádrže, opatřené zařízením (14) vydávajícím střídavý elektrický signál, které je spojeno s elektrodami, je přivedeno určité množství vody, dále je zjištěna vodivost vody určené k úpravě a na elektrody působí v závislosti na vodivosti upravované vody střídavý elektrický signál prostřednictvím zařízení pro jeho vydávání, přičemž tento střídavý elektrický signál má maximální výchylku < 50 V a frekvenci v rozmezí 5 až 50 kHz.
16. 16. Způsob podle nároku 15, vyznačující se tím, že upravovaná voda je filtrována před přivedením do nádrže a/nebo po odběru z ní.
17. 17. Způsob podle nároku 15 nebo 16, vyznačující se tím, že maximální amplituda, pokles amplitudy, frekvence a/nebo poměr trvání signálu a pauzy střídavého elektrického signálu se mění v závislosti na zjištěné vodivosti upravované vody a/nebo obsahu chloridu ve vodě.