CZ300983B6 - Zarízení pro antibakteriální úpravu vody - Google Patents

Abstract

Rešení se týká zarízení pro antibakteriální úpravu vody, s nádrží (10) vytvorenou pro jímání množství vody urceného pro úpravu a s usporádáním elektrod (12), vytvoreným v nádrži (10) pro úpravu tohoto množství vody, které je spojitelné a provozovatelné se zarízením (14) vytvárejícím elektrické impulzy, je napájitelné nízkým napetím a je vytvoreno pro vytvárení elektrického strídavého impulzu mezi elektrodami (12) s maximální amplitudou < 50 V a frekvencí impulzu v rozsahu od 1 do 5000 kHz. Zarízení (14) vytvárející elektrické impulzy je opatreno regulacními prostredky vytvorenými pro automatické menení maximální amplitudy, amplitudového zdvihu a/nebo pomeru impulz/pauza strídavého impulzu v závislosti na vodivosti vody. Nádrž (10) a zarízení (14) vytvárející elektrické impulzy tvorí prenosnou jednotku a usporádání elektrod (12) obsahuje alespon jeden vodic jako elektrodu (12), který je vytvoren jako alespon cástecne protáhlý, ve tvaru drátu nebo tyce, nebo nakonfigurován na vnitrní stene nádrže (10) jako vzor.

Description

Zařízení pro antibakteriální úpravu vody

Oblast techniky

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

ío Dosavadní stav techniky

Požadavek jednoduchého a přenosného zařízení se snadnou obsluhou, které zlepšuje kvalitu pitné vody, je doposud řešen zejména známými zařízeními na bází 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. vyčistění vody, které funguji na základě elektrických impulzů, obvykle se stejnosměrným napětím. Účinku je v tomto případě dosahováno zpravidla tím, že elektrolytickým působením se z konta25 minované vody uvolní takzvané anodické oxidanty, 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 vsak spočívá v tom, že uvolněný chlór může negativně působit na jo 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 produkcí anodických oxidantů.

Tento úkol je vyřešen zařízením pro úpravu vody, zejména dekontaminaci a/nebo sterilizaci, jakož i pro hubení mikroorganismů přítomných ve vodě, s nádrží vytvořenou pro jímání množství vody určeného pro úpravu a s uspořádáním elektrod, vytvořeným v nádrži pro úpravu tohoto množství vody, které je spojitelné a provozovatelné se zařízením vytvářejícím elektrické impulzy, přičemž toto zařízení vytvářející elektrické impulzy je napájitelné nízkým napětím a je vytvořeno pro vytváření elektrického střídavého impulzu mezi elektrodami uspořádání elektrod s maximální amplitudou < 50 V a frekvencí impulzů v rozsahu od 1 do 5000 kHz, přičemž zařízení vytvářející elektrické impulzy je opatřeno regulačními prostředky vytvořenými pro automatické měnění maximální amplitudy, amplitudového zdvihu a/nebo poměru impulz/pauza střídavého impulzu v závislosti na vodivosti vody, podle vynálezu, jehož podstatou je, že nádrž a zařízení vytvářející elektrické impulzy tvoří přenosnou jednotku a uspořádání elektrod obsahuje alespoň jeden vodič jako elektrodu, kterýje vytvořen jako alespoň částečně protáhlý, ve tvaru drátu nebo tyče, nebo nakonfigurován na vnitřní stěně nádrže jako vzor.

- 1 Výhodná řešení jsou uvedena ve vedlejších patentových nárocích.

Střídavý elektrický impulz obsahuje s výhodou složku stejnosměrného napětí a je zejména stej5 nosměmým impulzem střídavého napětí.

Nádrž a zařízení vytvářející elektrické impulzy tvoří s výhodou manuálně ovladatelnou jednotku.

V řešení podle vynálezu je s výhodou využito efektu, zjištěného vynálezci, že střídavé elektrické io impulzy mají dekontaminační účinek, tzn. že usmrcují mikroorganismy, jestliže jsou pomocí elektrody přiváděny do vody určené k úpravě. Tohoto účinku se dosahuje i v případě, že elektrolytické pochody jsou značnou měrou potlačeny, aby se zabránilo vzniku anodických oxidantů. To je podle vynálezu řešeno maximálním zmenšením povrchu použitých elektrod.

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

Vynález proto předpokládá, že zařízení je opatřeno automatizovanou jednotkou pro určení vodivosti množství upravované vody. V závislosti na zjištěném výsledku je pak zvoleno příslušné nastavení impulzu, zejména jeho frekvence, amplituda a/nebo poměr mezi trváním impulzu a pauzy během jedné periody,

Na základě pokusů bylo stanoveno, že takové přiřazení odpovídá nelineárnímu vztahu mezi vodivostí a maximální amplitudou impulzu, přičemž nejvýhodnější je, jestliže příslušná nastavovací křivka má parabolický tvar.

Provedení nádrže na vodu, jakož i zařízení vytvářejícího střídavý elektrický impulz pro elektro30 dy, jako přenosná jednotka, umožňuje použití přístroje flexibilně 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 vytvářející elektrické impulzy 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 v daném případě rozumí napětí o 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 na 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 impulzu na bakterie, s výhodou stejnosměrného střídavého elektrického impulzu, je obzvláště účinné, jestliže impulz vykazuje pouze složky stejnosměrného napětí se stejnou polaritou. Podle dalšího příkladného provedení vynálezu je proto zařízení vytvářející elektrické impulzy upraveno jako zdroj takového typu impulzu, tzn. že co se týče polarity, není rozložení složek impulzů 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

-2provedení vynálezu předchází každému procesu přepólování časový interval, kdy neprobíhá elektrický proud, o délce přibližně 1 až 5 sekund, aby se tak zabránilo výskytu anodických oxidantů. 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 pod5 statné zejména v případě přenosného zařízení.

V praxi se jeví jako zvláště důležité, jakým způsobem jsou realizovány elektrody. Podle vynálezu se totiž ukázalo jako výhodné, že, jestliže je alespoň jedna elektroda vytvořena z protáhlého vodiče, zejména drátu, tento drát se za účelem minimalizace výskytu anodických oxidantů vyzio načuje co nejmenším povrchem a jeho průměr činí přibližně 0,1 až 0,5 mm. Dále je vhodné, aby vodič 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 niž 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 elektrického impulzu, přičemž jako obzvlášť účinný se osvědčil pravoúhlý střídavý elektrický impulz.

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, ze voda přitéká současně do více nádrží, čímž může během stanoveného časového úseku dojít ke zvýšení čisticího 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 vytvářejícího elektrické impulzy lze naprogramovat dobu, po kterou je střídavý impulz vytvářen, přičemž zvolené programy obsahující vzor impulzu a dobu působení lze uložit a v případě potřeby opět vyvolat,

Další příkladné provedení vynálezu spočívá v tom, 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 koncentrací 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 vytváření elektrického impulzu, a to v reakci na zvýšený obsah chloridu ve vodě, zjištěný zcela běžnými prostředky, např. testovacími proužky. Elektrický impulz je jinak podle vynálezu řízen zcela automaticky prostřednictvím regulačních prostředků. Manuálním zásahem lze dosáhnout zejména zmenšení maximální amplitudy a/nebo zkrácení impulzu ve

-3IZ. BO srovnání s dobou trvání pauzy střídavého elektrického impulzu, což vede k menšímu uvolňování chloridu v důsledku elektrického impulzu.

Regulační prostředky jsou s výhodou vytvořeny tak, že při nízké vodivosti upravovaného množ5 ství vody se amplituda napětí střídavého impulzu zvýší a při vyšší vodivosti naopak sníží.

Regulační prostředky jsou s výhodou vytvořeny tak, že při nižší vodivosti množství vody je nastaven časový interval mezi za sebou následujícími impulzy střídavého impulzu na nízkou hodnotu, a při vyšší vodivosti je časový interval nastaven na vyšší hodnotu.

Problém s chlórem je předloženým vynálezem alternativně řešen tak, ze zařízení je podle příkladného provedení opatřeno přídavnými elektrodami, obvykle z uhlíku, hořčíku nebo jiných, v pitné vodě povolených kovů, ve tvaru tyčí, sítě, povlaků nebo destiček, do nichž je přiváděn zvláštní napěťový impulz, s výhodou se stejnosměrným napětím v rozmezí 1 až 50 V a optimální hodnotou 25 V, a slouží pro 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 x lOOmm 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 výkresů, na nichž znázorňují

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

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

Obr, 3 další příkladné provedení předloženého vynálezu.

Příklady provedeni vynálezu

Jak je schematicky znázorněno na obr. 1, zařízení pro úpravu vody, zejména dekontaminaci vody, za účelem získávání pitné vody, sestává z válcovité nádrže J_0, 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 impulz.

Tento střídavý elektrický impulz je generován zařízením j_4, schematicky znázorněným na obr. 1, které může být napojeno na zdroj nízkého napětí, obvykle 12 V autobaterii apod.

Na části protilehlé k zařízení J4 vytvářejícímu elektrické impulzy, tj. na horní vstupní části J_6, je schematicky znázorněna filtrační jednotka 18, která známým způsobem kontaminovanou vodu procházející vstupní částí jó zbavuje iontů těžkých kovů, sloučenin chlóru nebo dusíku, a zlepšuje tak celkový čisticí efekt. Alternativně lze nádrž _10 poměrně snadno opatřit výstupní, na výkrese neznázoměnou, částí, a vytvořit tak průtočnou nádrž, takže úprava vody pak neprobíhá po jednotlivých dávkách, nýbrž způsobem stálého přítoku a odtoku skrz vstupní a výstupní část.

Na obr. 1 je znázorněno osvědčené dekontaminaění zařízení, které lze snadno ovládat i manuálně, a které je rovněž možno přemístit na libovolné místo použití. Obsah nádrže j0 se obvykle pohybuje v rozmezí cca 0,5 až 5 litru.

-4Zařízení znázorněné na obr. 1 funguje následujícím způsobem: Uživatel naplní zařízení skrz 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 12 ve tvaru tyčí leží v nádrži 10 pod hladinou vody.

ío Po své aktivaci zařízení 14 vytvářející elektrické impulzy následně vytvoří střídavý elektrický impulz, 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 12 a tvaru přiváděného střídavého elektrického impulzu.

Obr. 2 znázorňuje různé možnosti přívodu střídavého elektrického impulzu do tekutiny nacházející se v nádrži W. Grafy, označené na obr. 2 písmeny (a) až (e), představují průběh impulzu a odpovídají přitom vesměs stejnosměrnému, pravoúhlému střídavému elektrickému impulzu. Z toho vyplývá, že dané příkladné provedení vynálezu počítá pouze s unipolámím tvarem impulzu. Předložený vynález se však neomezuje ani na zobrazený pravoúhlý impulz, ani na unípolaritu.

Jak je zřejmé z grafů na obr. 2, označených písmeny (a) až (e) představujících průběh impulzu, lze podle příkladného provedení z obr. 1 tvar impulzu s výhodou automaticky nastavit, a sice v závislosti na konkrétní vodivosti tekutiny nacházející se v nádrži JO. Vodivost se zjišťuje nejlépe před působením střídavého elektrického impulzu na tekutinu nebo průběžně během tohoto půso25 bení prostřednictvím měřicí jednotky, která vsak není na výkresech znázorněna.

V závislosti na takto zjištěné vodivosti se určí tvar impulzu (vzor impulzu) 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 amplitu30 dou střídavého impulzu.

Konkrétně, jak ukazují příklady (a) až (c) na obr. 2, může dojít k automatické změně přiváděného střídavého elektrického impulzu, závislého na vodivosti, tím způsobem, že se změní pouze maximální amplituda střídavého elektrického impulzu, zatímco poměr trvání impulzu a pauzy v prů35 běhu jedné periody zůstává nezměněn. Maximální amplituda, kterou lze takto nastavit, může ležet přibližně mezi minimální hodnotou 3 V a maximální hodnotou 50 V, přičemž v praxi jsou obvykle voleny maximální amplitudy 12 nebo 24 V, a to z důvodu omezených možností vstupního impulzu, vznikajícího z nízkého napětí. Příkladná maximální amplituda napětí při nízké vodivosti, přibližně v rozsahu íeOpScm'¹ až 360 pScm’¹, činí asi 30 V při impulzech napětí o šířce

15 ps. Vyšší vodivost (obvykle v rozsahu 1500 pScm 1 až 2000 pScm.¹) by podle tohoto příkladu způsobila automatický pokles amplitudy napětí na hodnotu přibližně 10 V jehož důsledkem by bylo podstatné a automatické snížení průměrného proudu při vyšší vodivosti podle vynálezu.

Současně s maximální amplitudou impulzu nebo místo ní (viz obr. 2 písmeno (d) nebo (e)) je možné změnit poměr mezi trváním impulzu a pauzy střídavého impulzu, a to tím (viz obr. 2 (e)), že trvání impulzu v rámci jedné periody se časově neshoduje s délkou pauzy, proto impulz nevykazuje zřetelné základní kmitání, určené impulzem impulzu, 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 amplituda impulzu sníží při relativně vysoké vodivosti vody (např. v důsledku vysoké koncentrace iontů vápníku a hořčíku) na stanovenou nejnižší hraniční hodnotu (tj. hraniční hodnotu napětí), eventuelně s při-5LZ .500983 B6 počtením bezpečnostní přirážky. Toto minimální napětí bylo stanoveno na základě pokusů a bylo rovněž mikrobiologicky testováno, přičemž dalšími veličinami ovlivňujícími toto hraniční napětí (mezní amplitudu) jsou konkrétní tvar nádrže, množství vody a dále parametry ve vztahu k elektrodám, jako je jejich tvar, materiál a velikost povrchu. Po nastavení maximální amplitudy násle5 duje nastavení poměru mezi trváním impulzu a pauzy střídavého elektrického impulzu, přičemž jak bylo popsáno ve výše zmíněném příkladném provedení, v případě vody s relativně vysokou vodivostí se zkracuje trvání impulzu a/nebo prodlužuje trvání pauzy, což je znázorněno jako zúžení, resp. rozšíření na diagramu zachycujícím průběh impulzu v čase.

ío Naměřená nízká vodivost vody má naopak za následek zvýšení napětí (tzn. zvětšení maximální amplitudy střídavého impulzu), jakož i prodloužení impulzu vzhledem k trvání pauzy, jak lze vyčíst z diagramu, znázorňujícího průběh impulzu 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 príkladné15 ho provedení jsou í tyto minimální hodnoty vodivosti, označované též jako mezní hodnoty, signalizovány vhodným způsobem, např. světelným impulzem.

Zatímco nastavení vzoru impulzu 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 zadaných tvarů impulzu, dále pomocí digitální techniky volit tvar impulzu z nabídky v tabulce nebo podniknout jiné kroky vedoucí k přizpůsobení tvaru střídavého impulzu konkrétním hodnotám vodivosti. Kromě toho, či jako alternativu, lze též průběžně měnit frekvenci impulzu 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 impulzu.

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 v tom, že zařízení je opatřeno na výkresech blíže neznázoměnou časovou řídící jednotkou, která uživateli v optimálním případě signalizuje vydáváním optického nebo jiného impulzu, 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 W 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 j0 podle vynálezu (viz obr. 1) vyplněna zcela nebo pouze zčásti filtračním materiálem, takže nádrž 10 slouží kromě své vlastní dekontaminační funkce vyvolávané elektrodami 12, popř. elektrickými impulzy, navíc i jako filtr.

Podle příkladné realizace tohoto provedení vynálezu je nádrž JO podle obr. 1 naplněna sypaným, popř. vhodným sintrovaným porézním filtračním materiálem o velikostí zm přibližně 0,5 až 1,5 mm, a úprava vody je provedena předepsaným způsobem. Kontaminovaná voda, přivedená do nádrže JO, 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 využit i pro dekontaminaci filtračních jednotek 18, které jsou, jak je známo, semeništěm bakterií, pokud nejsou učiněna konkrétní opatření, jako například postříbření povrchu zrn. U předloženého vynálezu je vsak nutno dbát rovněž na to, aby

-6filtrační materiál, kterým je nádrž Π) 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 18, 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 18, ale praktické zkoušky rovněž prokázaly, že proces úpravy vody probíhající v nádrži JO zařízení přesahuje i do připojené filtrační jednotky 18, kde pozitivně působí na přítomné bakterie.

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

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 56 nádrže 50. popř. víka 58 nádrže 50 do vnitrního 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 oxidantů, 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 tri 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 68 impulzu a vydávají impulzy 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 68 impulzu,

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 jejichž průměr se obvykle pohybuje v rozmezí 0,1 až 2 mm, s výhodou vsak 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 10, 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 nádrži JO může být plněno přitékající vodou současně, nebo voda určená k úpravě protéká sousedními

-71/. B6 nádržemi JO postupně. Díky této technologii je možné jednoduše a s nízkými náklady vyrábět velké množství nádrží JO 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 nádrže, ale kromě toho mohou být také bezprostřední součástí stěny nádrže a být naneseny např. io 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 20 hořčíku; vysoká vodivost vody vyžaduje naproti tomu pokud možno speciální druhy elektrod.

Pokud je voda určená k úpravě extrémně biologicky znečistěná, 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 v tom, že zařízení je přemisťováno na místa použití, což vede k tomu, že využívá vhodného nízkého napětí, není vsak 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.

Je nutno dále zdůraznit, že užitím předloženého vynálezu se, jak bylo zamýšleno, podařilo ve značné míře zabránit výskytu anodických oxidantů, zejména chlóru. Tento účinek je jedním z výsledků automatického nastavení a změny střídavého impulzu 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 100 mg/lítr, 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 (13)

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) vytvořenou pro jímání množství vody určeného pro úpravu, a s uspořádáním elektrod (12) vytvořeným v nádrži (10) pro úpravu tohoto množství vody, které je spojitelné a provozovatelné se zařízením (14) vytvářejícím eleklo trické impulzy, přičemž toto zařízení (14) vytvářející elektrické impulzy je napájitelné nízkým napětím a je vytvořeno pro vytváření elektrického střídavého impulzu mezi elektrodami (12) v uspořádání elektrod (12) s maximální amplitudou < 50 V a frekvencí impulzů v rozsahu od 1 do 5000 kHz, přičemž zařízení (14) vytvářející elektrické impulzy je opatřeno regulačními prostředky vytvořenými pro automatické měnění maximální amplitudy, amplitudového zdvihu a/nebo

   15 poměru impulz/pauza střídavého impulzu v závislosti na vodivosti vody, vyznačující se tím, že nádrž (10) a zařízení (14) vytvářející elektrické impulzy tvoří přenosnou jednotku a uspořádání elektrod (12) obsahuje alespoň jeden vodič jako elektrodu (12), kteiý je vytvořen jako alespoň částečně protáhlý, ve tvaru drátu nebo tyče, nebo nakonfigurován na vnitřní stěně nádrže (10) jako vzor.
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že střídavý elektrický impulz obsahuje složku stejnosměrného napětí a je zejména stejnosměrným impulzem střídavého napětí.
3. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že nádrž (10), a zařízení

   25 (14) vytvářející elektrické impulzy tvoří manuálně ovladatelnou jednotku.
4. 4. Zařízení podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že uspořádání elektrod (12) obsahuje elektrody (12) ve tvaru drátu s maximálním průměrem 0,5 mm, zejména 0,1 mm.
5. 5. Zařízení podle některého z nároků laž4, vyznačující se tím, že uspořádání elektrod (12) je vytvořeno z hořčíku, aby zejména v případě, že se v množství vody určeném k úpravě vyskytuje chlorid, mohlo dojít k uvolnění iontů hořčíku do ní.

   35
6. 6. Zařízení podle některého z nároků laž5, vyznačující se tím, že regulační prostředky jsou vytvořeny tak, že pri nízké vodivostí upravovaného množství vody se amplituda napětí střídavého impulzu zvýší a pri vyšší vodivosti naopak sníží.
7. 7. Zařízení podle jednoho z nároků l až 6, vyznačující se tím, že regulační pro40 středky jsou vytvořeny tak, že při nižší vodivosti upravovaného množství vody je nastaven časový interval mezi za sebou následujícími impulzy střídavého impulzu na nízkou hodnotu, a pri vyšší vodivosti je časový interval nastaven na vyšší hodnotu.
8. 8. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že před vstupní částí

   45 (16) nádrže (10) a/nebo za výstupní částí nádrže (10) je zařazena filtrační jednotka (18).
9. 9. Zařízení podle jednoho z nároků laž8, vyznačující se tím, že nádrž (10) je alespoň zčásti vyplněna filtračním materiálem, a sama působí jako filtr, přičemž uspořádání elektrod (12) upravené v nádrži (10) slouží k dekontaminaci, popřípadě sterilizaci, nádrže (10)

   50 působící jako filtr.
10. 10. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že nádrž (10) je vytvořena jako průtočná nádrž.

    -911. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že je opatřeno prostředky k elektronickému určení elektrické vodivosti upravovaného množství vody, přičemž tyto prostředky jsou spojeny se zařízením (14) vytvářejícím elektrické impulzy tak, že jako

    5 reakce na předem stanovenou vodivost zařízení (14) vytvářející elektrické impulzy nastaví a vyšle příslušný vzor elektrického střídavého impulzu.
11. 12. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že obsahuje přídavné uspořádání přídavných elektrod, napájené separátně připojovaným stejnosměrným nebo io střídavým napětím, které obsahuje uhlík, hořčík a/nebo ušlechtilý kov, a je uspořádáno tak, že jeho působením se neutralizují, popřípadě eliminují anodické oxidanty, zejména volný chlór a sloučeniny chlóru, obsažené v upravovaném množství vody.
12. 13. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 12, vyznačující se tím, že obsahuje větší

    15 množství nádrží (10), vytvořených zejména ve tvaru kvádru a upravených jako moduly a konfigurovaných tak, že množství vody určené k úpravě může protékat větším množstvím nádrží (10) ve formě modulů současně nebo naopak procházet nádržemi (10) ve formě modulů postupně.
13. 14. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 13, vyznačující se tím, že zařízení (14)

    20 vytvářející elektrické impulzy je spojeno s Časovou řídicí jednotkou, zejména programovatelnou, která je vytvořena k nastavení předem určených dob provozu zařízení (14) vytvářejícího elektrické impulzy.