CZ301074B6 - Zarízení pro dekontaminaci a dezinfekci vodných roztoku - Google Patents

Abstract

Rešení se týká zarízení pro dekontaminaci a dezinfekci vodných roztoku, které tvorí dve oddelené komory (1, 2), jimiž protéká cištený roztok a které jsou vzájemne propojené alespon jedním otvorem (9), jehož prumer (D) je menší než jeho délka (L), který je vytvorený v dielektrickém telese a proti nemuž je v každé z komor umístená elektroda (5, 6), z nichž jedna je uzemnená zatímco druhá je pripojená ke zdroji (10) stejnosmerného napetí, k nemuž je paralelne pripojený vysokonapetový kondenzátor (11). Za provozu expandují chemicky aktivní látky generované elektrickým výbojem vytváreným ve spojovacím otvoru (9) do prostoru komor (1, 2) s cišteným vodným roztokem, kde dochází vlivem chemických a fyzikálních procesu ve výboji a následných chemických procesu v komorách (1, 2) k dekontaminaci a dezinfekci protékajícího roztoku.

Description

Zařízení pro dekontaminaci a dezinfekci vodných roztoků

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro dekontaminaci a dezinfekci vodných roztoků, tedy prakticky pro čištění a úpravu vody, za využití elektrických výbojů.

Dosavadní stav techniky

Metody čištění a úpravy vody elektrickými výboji jsou založeny na generaci nerovnovážného plazmatu, které ve vodě iniciuje řadu fyzikálně-chemických procesů, jako je tvorba chemicky vysoce aktivních látek, např. hydroxylových radikálů, ozonu a peroxidu vodíku, ultrafialového is záření, vysokotlakých rázových vln a silného elektrického pole. Tyto procesy se uplatňují při rozkladu a likvidaci organických látek a mikroorganismů nežádoucích ve vodě. Elektrické výboje mohou být generovány jednak přímo ve vodě nebo v plynné fázi blízko vodní hladiny a nebo v obou prostředích současně. Podmínkou vzniku elektrického výboje je dosažení prahové hodnoty intenzity elektrického pole potřebného k elektrickému průrazu. Popsaná známá zařízení využilo vají konfigurací elektrod, která vytváří silně nehomogenní elektrické pole, např. hrot-rovina, diafragma. Taková zařízení, např. zařízení popsané ve zveřejněné diplomové práci o názvu

Diafragmový výboj v kapalinách, Z. Stará, FCHT VUT Bmo, 2002 a navazující disertační práci o názvu Studium chemických procesů v elektrických výbojích v kapalinách téže autorky z roku 2006, jsou napájená z vysokonapěťových impulsních zdrojů. Z technologického a aplikačního hlediska je však nevýhodou nákladnost a složitost těchto zařízení. Navíc je aktivní zóna těchto zařízení, tj. oblast, ve které dochází k působení chemicky aktivních látek vznikajících ve výboji, v porovnání s celkovým objemem zařízení poměrně malá, čímž je negativně ovlivněna jejich účinnost.

Významným přínosem pro zvýšení účinnosti těchto zařízení byla konstrukce zařízení s kompozitní elektrodou podle českého patentu CZ 282566, kde je vytvářen mnohokanálový výboj a aktivní zóna je tím výrazně zvětšena.

Ojediněle byly publikovány i zprávy o systémech se stejnosměrným napájením, které používají konfiguraci s malým otvorem ve velmi tenké přepážce, diafragmě, ale jejich podstatnou nevýhodou je opět malá oblast, ve které dochází k působení chemicky aktivních látek, a možnost deponovat pouze malý výkon.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky popsaného stavu techniky do značné míry odstraňuje zařízení pro dekontaminaci a dezinfekci vodných roztoků sestávající ze dvou nezávislých komor spojených alespoň jedním spojovacím otvorem, kde v každé z komor protékaných za provozu Čištěným roz45 tokem je nejméně jedna elektroda z vodivého materiálu, přičemž každá z komor má vstupní otvor a výstupní otvor a elektroda a/nebo elektrody v první komoře jsou zemněné, zatímco elektroda a/nebo elektrody ve druhé komoře jsou připojené ke zdroji stejnosměrného napětí, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že délka spojovacího otvoru vytvořeného v dielektrickém tělese je větší než jeho průměr a k napájecímu zdroji stejnosměrného napětí je paralelně připojený so vysokonapěťový kondenzátor.

Podle vynálezu je výhodné, je-li spojovací otvor vytvořený v dielektrické přepážce oddělující komory.

Výhodné je také takové řešení, kdy je spojovací otvor tvořený dielektrickou trubicí propojující komory a navíc může být vyložený keramickým materiálem.

Alespoň jedna z dvojice elektrod uspořádaných v komorách s výhodou proti spojovacímu otvoru může být výhodně vytvořená z grafitu.

Zařízení podle tohoto vynálezu odstraňuje hlavní nedostatky řešení používaných dosud. K napájení není třeba používat složité a nákladné impulsní vysokonapěťové zdroje a navržená konstrukce umožňuje deponovat do výboje relativně velký výkon. Výhoda vynálezu spočívá oproti stavu io techniky s otvorem v diafragmě v tom, že stejnosměrný proud mezi elektrodami zařízení protéká relativně malým spojovacím otvorem mezi komorami. Vhodnou volbou velikosti spojovacího otvoru, tedy jeho délky a průřezu, je možné v otvoru dosáhnout proudové hustoty dostatečné k odpaření malého množství kapaliny a takto vzniklá nehomogenita prostředí umožní elektrický průraz a vznik výboje uvnitř spojovacího otvoru. Výboj, který generuje chemicky aktivní látky, prudce expanduje uvnitř spojovacího otvoru a v jeho bezprostředním okolí, čímž vnáší urychleně tyto chemicky aktivní látky ve směru osy otvoru do velkého objemu okolního vodného roztoku proudícího komorami, takže následnými chemickými reakcemi dochází k dekontaminaci vodného roztoku v relativně velkém objemu. Expanzí následně dojde k zániku podmínek nutných pro existenci výboje a tím k jeho zániku a přerušení proudu. Po skončení popsaného procesu se

2o spojovací otvor opět zaplní čištěným vodným roztokem a celý proces autopulsace se opakuje.

Zmíněnými výhodnými úpravami zařízení, jako je vyložení spojovacího otvoru keramickým materiálem, lze dosáhnout zvýšené životnosti zařízení a zamezení nežádoucích elektrochemických procesů, např. při použití grafitové elektrody.

Přehled obrázku na výkrese

Zařízení podle vynálezu a jeho funkce budou dále podrobněji objasněny za pomoci popisu mož30 ného příkladného provedení znázorněného schematicky na připojeném obrázku.

Přiklad provedení vynálezu

Zařízení pro dekontaminaci a dezinfekci vodných roztoků znázorněné na připojeném vyobrazení sestává ze dvou nezávislých komor I, 2, které mají vždy vstupní otvor 3 a výstupní otvor 4 čištěného vodného roztoku a jsou propojené alespoň jedním spojovacím otvorem 9. V každé z komor i, 2 je uspořádaná alespoň jedna elektroda 5, 6, z nichž elektroda 6 v první komoře 2 je uzemněná, zatímco elektroda 5 ve druhé komoře i je připojená ke zdroji j_0 stejnosměrného napětí.

Spojovací otvor 9 o délce L a průměru D je vytvořený v dielektrické přepážce 7, která od sebe odděluje komory i, 2. V případě, že jsou komory 1, 2 vytvořené jako samostatné, je spojovací otvor 9 tvořený alespoň jednou dielektrickou trubicí propojující tyto komory 1, 2. Elektrody 5, 6 mohou být z grafitu, nerezavějící oceli nebo jiného vodivého materiálu. Spojovací otvor 9 může být pro zvýšení odolnosti vyložený keramickým materiálem 8. K napájecímu stejnosměrnému, zdroji jO vysokého napětí je pro snížení výstupní impedance paralelně připojený vysokonapěťový kondenzátor H, který zajišťuje nízkou impedanci napájecího zdroje pro krátké časy a významně podporuje režim autopulsace.

Příkladné zařízení podle tohoto vynálezu je charakteristické tím, že, na rozdíl od stavu techniky, so k napájení není nutný impulsní zdroj vysokého napětí. Pro provoz zařízení postačuje stejnosměrný zdroj vysokého napětí. Náklady na takový zdroj jsou výrazně nižší a zařízení pracuje v impulsním režimu při napájení ze stejnosměrného zdroje, neboť pulsy jsou generovány fyzikálními procesy ve vlastním zařízení. Chemicky aktivní látky jsou přitom expandovány do poměrně

-2CZ 301074 ĎÓ velkého objemu protékajícího roztoku a tím je zaručena vyšší účinnost dekontaminace a dezinfekce.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení pro dekontaminaci a dezinfekci vodných roztoků, sestávající ze dvou nezávislých komor (1,
2. 2) spojených alespoň jedním spojovacím otvorem (9), kde v každé z komor (1,2) protékaných za provozu čištěným roztokem je nejméně jedna elektroda (5, 6) z vodivého materiálu, přičemž každá z komor (1, 2) má vstupní otvor (3) a výstupní otvor (4), a elektroda (6) a/nebo is elektrody v první komoře (2) jsou uzemněné, zatímco elektroda (5) a/nebo elektrody ve druhé komoře (1) jsou připojené ke zdroji (10) stejnosměrného napětí, vyznačující se tím, že délka (L) spojovacího otvoru (9) je větší než jeho průměr (D) (D < L), a že k napájecímu stejnosměrnému zdroji (10) je paralelně připojený vysokonapěťový kondenzátor (11).

   20 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že spojovací otvor (9) je vytvořený v dielektrické přepážce (7), kterou jsou od sebe komory (1,2) oddělené.
3. 3. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že spojovací otvor (9) je tvořený dielektrickou trubicí propojující komory (1, 2).
4. 4. Zařízení podle nároků 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že alespoň jedna z elektrod (5, 6) je z grafitu.
5. 5. Zařízení podle nároků laž4, vyznačující se tím, že spojovací otvor (9) je vylo30 žený keramickým materiálem (8).