CZ28831U1 - Zařízení pro výrobu pitné vody - Google Patents

Description

Zařízení pro výrobu pitné vody

Oblast techniky

Technické řešení se týká zařízení pro výrobu chemicky a bakteriálně nezávadné pitné vody. Dosavadní stav techniky

Některá dosavadní zařízení pro výrobu omezeného množství pitné vody jsou založena na využití membránových procesů typu reverzní osmózy, nicméně tato zařízení jsou energeticky vysoce náročná, membrány jsou velice citlivé na typ znečištění, což může být příčinou jejich brzké deaktivace, a jsou investičně velmi nákladná (US 4894154 (A)).

Další dosavadní zařízení využívají recirkulačně zapojený průtočný trubkový sterilizátor vody s UV zářením za současného použití ozonu. Tímto zařízením vyrobená voda je i s rozpuštěným ozonem uzavřena do lahví (Pat. RU 2014102026, RU 2013122621). Nevýhodou takového zařízení je především to, že neodstraňuje anorganické kontaminace. Další nevýhodou je manipulace s ozonem. Jako plynná látka vyžaduje těsné a odolné sofistikované nádoby a v případě úniku a vdechnutí působí velmi dráždivě na dýchací cesty.

Další zařízení jsou založena na průtočných trubkových nádobách s implementovanými nanotrubičkovými hliníkovými filtry využívající antibakteriálních kovových nanočástic, jako např. stříbro, měď a zinek, které však odstraňují pouze bakteriální znečištění (US 7390343).

Také je možné využít speciálních lahví s funkčními uzávěry obsahující trubičku zasahující do objemu vody, ve které jsou umístěny látky jako aktivní uhlí, antibakteriální nanočástice stříbra, iontoměniče, nicméně tato zařízení jsou vhodná především na doúpravu pitné vody, ale nejsou vhodná pro surové čištění (US 4695379).

Podstata technického řešení

Uvedené nedostatky alespoň z části odstraňuje zařízení pro výrobu pitné vody, charakterizované tím, že zahrnuje zásobní nádrž opatřenou míchadlem, jejíž jeden výstup je připojen přes výtokový ventil k vypouštěcímu ventilu a ke vstupu čerpadla, jehož výstup, opatřený regulačním ventilem a průtokoměrem, je připojen ke vstupu elektrokoagulační cely připojené ke zdroji elektrické energie, přičemž výstup elektrokoagulační cely je připojen ke vstupu zásobní nádrže, jejíž další výstup je připojen přes výtokový ventil ke vstupu čerpadla, jehož výstup, opatřený regulačním ventilem, je připojen ke vstupu alespoň jednoho filtru, jehož výstup je připojen ke vstupu nádrže, jejíž výstup je připojen k vypouštěcímu ventilu a přes regulační ventil a čerpadlo ke vstupu Venturiho trubice, jejíž další vstup je připojen přes regulační ventil k výstupu nádržky peroxidu vodíku, přičemž výstup Venturiho trubice je připojen ke vstupu fotochemického reaktoru, opatřeného zdrojem UV-C záření, jehož výstup je připojen ke vstupu nádrže.

Výhodné zařízení pro výrobu pitné vody, charakterizované tím, že k výstupu elektrokoagulační cely je připojen vzorkovací ventil.

Další výhodné zařízení pro výrobu pitné vody, vyznačující se tím, že výstup jednoho filtru je připojen ke vstupu druhého filtru.

Další výhodné zařízení pro výrobu pitné vody, charakterizované tím, že přívod kontaminované vody do zásobní nádrže je opatřen napouštěcím ventilem.

Zařízení pro výrobu pitné vody z rozmanitých zdrojů znečištěné vody podle technického řešení je schopné produkovat pitnou vodu s použitím buď náhradních zdrojů elektrické energie (motorové agregáty, solární energie), nebo s využitím mechanického (ručního) pohonu. Zařízení pro výrobu pitné vody podle technického řešení využívá několika principů čištění vody a spojuje je do unikátního celku, kterým je kompaktní jednotka s jednoduchou obsluhou schopná dlouhodobě zásobovat pitnou vodou omezenou skupinu lidí.

-1 CZ 28831 Ul

Jedna část zařízení pro výrobu pitné vody podle technického řešení obsahuje tzv. elektrokoagulační celu určenou k eliminaci znečišťujících anorganických iontů a ke snížení obsahu organických sloučenin. Tato část obsahuje též soustavu filtrů určenou pro odstraňování pevných částic vznikajících v elektrokoagulační cele.

Druhá část zařízení pro výrobu pitné vody podle technického řešení obsahuje fotochemický reaktor opatřený zdrojem UV-C záření odděleným křemennou objímkou. Tato část je určena pro čištění znečištěné vody peroxidem vodíku, který se ve fotochemickém reaktoru rozkládá na vysoce reaktivní částice. Zdroj UV-C záření je tedy určen především k vytváření superoxidových a hydroxylových radikálů z peroxidu vodíku, které jsou velice aktivní v oxidačních reakcích. Jejich účinkem dochází k rozkladu přítomných organických sloučenin až na oxid uhličitý a vodu. Fotochemický rektor je tedy určen ke zneškodňování organických látek za současného působení peroxidu vodíku a ultrafialového záření.

Bakteriální kontaminace je primárně odstraňována UV-C zářením. Jeho efektivita je v tomto ohledu 100%. Podíl účinku peroxidu vodíku a vzniklých radikálů na dezinfekci je také značný.

Zařízení pro výrobu pitné vody podle technického řešení je určeno pro čištění kontaminované vody tím, že umožňuje odstraňování organických a anorganických látek a též vysoce účinnou dezinfekci. Zařízení pro výrobu pitné vody podle technického řešení je velmi robustní a jednoduché.

Zařízení pro výrobu pitné vody podle technického řešení je energeticky zcela autonomní, nevyžaduje přídavky chemických sloučenin s výjimkou peroxidu vodíku, je odolné mechanicky a pro svůj provoz nevyžaduje zvláštní znalosti, dovednosti nebo školení.

Zařízení pro výrobu pitné vody podle technického řešení je vybaveno zásobní nádrží pro kontaminovanou vodu. Kní je připojena elektrokoagulační cela uzavřená na obou stranách čely, z nichž jedno je určeno pro přívod kontaminované vody a druhé pro výtok vystupujícího media, které je přiváděno zpět do zásobní nádrže. Elektrický proud ze zdroje elektrické energie je určen k řízenému rozpouštění elektrody v elektrokoagulační cele, čímž zde dojde k vy srážení vloček, jejichž povrch je určen pro zachycování rozpuštěných anorganických nečistot. Tyto vločky se po ukončení prvního stupně čisticího cyklu nechají usadit na dno zásobní nádrže. Kjejich odstranění je určen vypouštěcí ventil na dně zásobní nádrže. Ta je opatřena lopatkovým míchadlem pro vytvoření dobře oddělitelných vloček. Oběhové potrubí je dále opatřeno čerpadlem, regulačním ventilem, vzorkovacím ventilem, vypouštěcím ventilem, výtokovým ventilem a průtokoměrem. Navazující filtry jsou určeny k zachycování zbytků vysrážených vloček.

Další zásobní nádrž a fotochemický reaktor jsou určeny k oxidačnímu čištění zpracovávané vody působením ultrafialového záření a peroxidu vodíku na čištěnou vodu, přičemž jsou vytvářeny vysoce reaktivní hydroxylové radikály, které oxidují organické látky obsažené ve vodě postupně až na neškodné produkty v podobě oxidu uhličitého a vody. Ultrafialové záření působí na zpracovávanou vodu ve fotochemickém reaktoru opatřeném vnějším hliníkovým pláštěm určeným pro odraz UV-C záření do zpracovávané vody. Peroxid vodíku je dávkován Venturiho trubicí z uzavřené lahve. Oběhové potrubí je dále vybaveno ponorným čerpadlem, regulačním ventilem a vypouštěcím ventilem.

Zařízení pro výrobu pitné vody podle technického řešení je určeno pro efektivní čištění z konzumního hlediska nevhodných, kontaminovaných vod obsahujících rozpuštěné kovové ionty a organické látky, případně bakterie. Je založeno na kombinaci tří technologií, jejichž celkový efekt převyšuje účinky dosažené samostatně každou z nich.

Objasnění výkresu

Na výkrese, s jehož pomocí bude technické řešení blíže objasněno, je znázorněn následující obrázek:

Chyba! Nenalezen zdroj odkazů, znázorňuje schéma zařízení pro výrobu pitné vody.

-2CZ 28831 Ul

Příklady uskutečnění technického řešení

Příklad 1

Jak je patrné z obrázku 1, zařízení pro výrobu pitné vody zahrnuje zásobní nádrž EC1 zhotovenou z polypropylenu, jež je opatřena lopatkovým míchadlem ECH z nerezové oceli. Nádrž EC1 je opatřena výtokovým ventilem EC2, který je potrubním systémem připojen do vstupu odstředivého čerpadla EC4 pro dopravu čištěné vody, jehož výstup, opatřený regulačním ventilem EC5 a průtokoměrem EC6. je připojen ke vstupu do elektrokoagulační cely EC7, jež je opatřena na obou koncích čely sloužící k vtoku a výtoku čištěného media. Elektrokoagulační cela EC7 je zároveň připojena ke zdroji elektrické energie EC9 pro řízené elektrochemické rozpouštění elektrody a následnou tvorbu elektrochemicky vysrážených vloček, které na svůj povrch adsorbují rozpuštěné anorganické nečistoty z čištěného media. Výstup z elektrokoagulační cely EC7 je připojen přes vzorkovací ventil EC8 zpět do zásobní nádrže EC1 pro míchání čištěného media a agregaci vysrážených vloček ve větší částice, které se usadí na dně zásobní nádrže EC1. Ventily EC2 a EC3 jsou určeny pro vypuštění většiny usazených vloček.

Zásobní nádrž EC1 je dále opatřena výtokovým ventilem Fl. připojeným k membránovému čerpadlu F2, jehož výstup je přes regulační ventil F3 připojen na soustavu filtrů F4 a F5 určených pro oddělení zbytku vysrážených vloček od zpracovávané vody. Výstup ze soustavy filtrů F4 a F5 je připojen do další zásobní nádrže UV1.

Výstup ze zásobní nádrže UV1 ie připojen přes regulační ventil UV4 a odstředivé čerpadlo UV3 do fotochemického reaktoru UV2, který obsahuje alespoň jeden světelný zdroj emitující UV-C záření s energií odpovídající nízkotlakým energetickým hladinám rtuti emitující především při 254 nm a je od čištěného media oddělena křemennou objímkou zajišťující průchodnost UV-C záření do čištěného media. Výstup z fotochemického reaktoru je připojen do zásobní nádrže UV1. Fotochemický reaktor UV1 je kromě jiného opatřen vnějším pláštěm, který zabraňuje úniku UV-C záření do okolí a odráží je do ozařovaného media, čímž dochází kjeho lepšímu využití. Výstup ze zásobní nádrže UV1 je také opatřen výpustním ventilem UV5, který slouží k vypouštění vyčištěného media.

Zařízení také obsahuje zásobní nádržku H1 peroxidu vodíku připojenou přes regulační ventil H2 ke vstupu Venturiho trubice H3 určené pro dávkování peroxidu vodíku do čištěného media. Fotochemický reaktor je určen ke štěpení peroxidu vodíku na hydroxylové radikály, které řetězově reagují s organickými látkami, což vede kjejich úplnému rozkladu na neškodné anorganické produkty.

Průmyslová využitelnost

Zařízení pro výrobu pitné vody podle technického řešení je průmyslově využitelné pro výrobu omezeného množství pitné vody z rozmanitých zdrojů znečištěné vody, obsahující nežádoucí anorganické a organické chemické látky a případně též škodlivé bakterie.

Claims (4)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zařízení pro výrobu pitné vody, vyznačující se tím, že zahrnuje zásobní nádrž (EC1) opatřenou míchadlem (EC11), jejíž jeden výstup je připojen přes výtokový ventil (EC2) k vypouštěcímu ventilu (EC3) a ke vstupu čerpadla (EC4), jehož výstup, opatřený regulačním ventilem (EC5) a průtokoměrem (EC6), je připojen ke vstupu elektrokoagulační cely (EC7) připojené ke zdroji (EC9) elektrické energie, přičemž výstup elektrokoagulační cely (EC7) je připojen ke vstupu zásobní nádrže (EC1), jejíž další výstup je připojen přes výtokový ventil (Fl) ke vstupu čerpadla (F2), jehož výstup, opatřený regulačním ventilem (F3), je připojen ke vstupu alespoň jednoho filtru (F4, F5), jehož výstup je připojen ke vstupu nádrže (UV1), jejíž výstup je

   -3CZ 28831 Ul připojen k vypouštěcímu ventilu (UV5) a přes regulační ventil (UV4) a čerpadlo (UV3) ke vstupu Venturiho trubice (H3), jejíž další vstup je připojen přes regulační ventil (H2) k výstupu nádržky (Hl) peroxidu vodíku, přičemž výstup Venturiho trubice (H3) je připojen ke vstupu fotochemického reaktoru (UV2), opatřeného zdrojem UV-C záření, jehož výstup je připojen ke vstupu nádrže (UV1).
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, žekvýstupu elektrokoagulační cely (EC7) je připojen vzorkovací ventil (EC8).
3. 3. Zařízení podle některého z nároků 1 až 2, vyznačující se tím, že výstup filtru (F4) je připojen ke vstupu filtru (F5).
4. 4. Zařízení podle některého z nároků laž3, vyznačující se tím, že přívod kontaminované vody do zásobní nádrže (EC1) je opatřen napouštěcím ventilem (EC10).