EA025739B1 - Способ очистки воды - Google Patents
Способ очистки воды Download PDFInfo
- Publication number
- EA025739B1 EA025739B1 EA201300765A EA201300765A EA025739B1 EA 025739 B1 EA025739 B1 EA 025739B1 EA 201300765 A EA201300765 A EA 201300765A EA 201300765 A EA201300765 A EA 201300765A EA 025739 B1 EA025739 B1 EA 025739B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- water
- ice
- temperature
- tank
- melting
- Prior art date
Links
Landscapes
- Physical Water Treatments (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам очистки воды методом кристаллизации и может быть использовано в быту, пищевой промышленности и медицине. Техническим результатом заявляемого изобретения является создание такого способа очистки воды замораживанием, который обеспечивает более длительное сохранение биологически активные свойства талой воды. Способ очистки воды включает заполнение емкости водой для очистки; охлаждение и последующее ее замораживание в указанной емкости до формирования жидкого концентрата органических и неорганических примесей; слив указанного жидкого концентрата; плавление льда при положительной температуре до его размораживания с последующим сливом очищенной талой воды. Охлаждение, кристаллизацию воды и таяние льда нагревом осуществляют снаружи рабочей емкости посредством контактирующих с ее термопроводящими стенками охладительных и нагревательных элементов. Плавление льда под действием положительной температуры и слив талой воды осуществляют одновременно, причем талую воду сливают непрерывно или периодически в термостатированную накопительную емкость для ее последующего хранения при положительной температуре, близкой к температуре плавления льда.
Description
(57) Изобретение относится к способам очистки воды методом кристаллизации и может быть использовано в быту, пищевой промышленности и медицине. Техническим результатом заявляемого изобретения является создание такого способа очистки воды замораживанием, который обеспечивает более длительное сохранение биологически активные свойства талой воды. Способ очистки воды включает заполнение емкости водой для очистки; охлаждение и последующее ее замораживание в указанной емкости до формирования жидкого концентрата органических и неорганических примесей; слив указанного жидкого концентрата; плавление льда при положительной температуре до его размораживания с последующим сливом очищенной талой воды. Охлаждение, кристаллизацию воды и таяние льда нагревом осуществляют снаружи рабочей емкости посредством контактирующих с ее термопроводящими стенками охладительных и нагревательных элементов. Плавление льда под действием положительной температуры и слив талой воды осуществляют одновременно, причем талую воду сливают непрерывно или периодически в термостатированную накопительную емкость для ее последующего хранения при положительной температуре, близкой к температуре плавления льда.
025739 В1
025739 Β1
Изобретение относится к способу очистки воды методом кристаллизации, улучшающим ее биологические свойства путем удаления растворимых в ней органических и неорганических веществ и газов, и может быть использовано в быту, пищевой промышленности и медицине.
Известен способ улучшения качества питьевой воды вымораживанием, заключающийся в ее замораживании, дроблении льда и его таянии, отличающийся тем, что замораживание воды проводят до 7090% от ее объема, таяние льда осуществляют путем теплоизоляции его боковых и нижней поверхностей до образования 30-55% от объема талого стока с последующим его удалением (патент РФ № 2077160, МПК С02Р 1/22, опубл. 10.04.1997).
Известны также способы получения высокочистой питьевой воды, обладающей биологически активными свойствами, в которых, помимо ряда стадий по очистке воды, имеется стадия замораживания воды (патент СССР № 1799367, МПК С02Р 9/00, 1991, патент РФ № 2010772, МПК С02Р 9/00, 1992, патент РФ № 2031085, МПК С02Р 9/00, 1992).
К недостаткам вышеприведенных способов можно отнести недостаточное время сохранения органолептических и биологически активных свойств очищенной талой воды (в течение не более 17-20 ч).
Известен способ очистки воды в емкости (патент РФ № 2274607, МПК С02Р 1/22, опубл. 20.04.2006), включающий отвод тепла с помощью размещенного в емкости теплообменника, размещенного в верхней части емкости примерно на 1/3-2/3 высоты столба жидкости от верхних ее слоев на равноудаленном расстоянии от центра и боковых поверхностей емкости, обеспечивающего разность температур в пределах 1-(-1)°С, обусловливающую процесс локально-объемной кристаллизации при непрерывном постепенном многоступенчатом намораживании кристаллов льда вокруг теплообменника. Для очистки воды проводят непрерывное постепенное многоступенчатое намораживание кристаллов льда вокруг теплообменника по массе не более 50-70% от общей массы исходной воды, слив из емкости незамерзшей воды с примесями, полное размораживание льда и повторное частичное намораживание до небольших объемов в пределах 3-7% от ее массы и слив талой воды для ее потребления с одновременной фильтрацией через фильтр тонкой очистки. Слив воды с примесями и слив талой воды после размораживания производят в разных по высоте емкости сечениях и по разным каналам, при этом слив воды с примесями производят через канал, выполненный в самом нижнем основании дна емкости, а слив талой воды производят через канал, расположенный на 0,5-2 см выше дна емкости. Размораживание льда производят в два этапа, при этом на первом этапе размораживают до 90-95% льда от его общего объема, содержащего небольшой процент тяжелых изотопов водорода, а на втором этапе размораживают лед, оставшийся на теплообменнике от начальной кристаллизации и содержащий большой процент тяжелых изотопов водорода, дейтерия и трития. Причем размораживание льда производят путем постепенного повышения температуры до состояния парообразования и конвекционного перемещения нагретых до температуры не выше 40-80°С слоев пара. Размораживание льда производят путем нагревания экранированного кабеля, намотанного на боковую поверхность емкости.
Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого технического решения является способ очистки воды (патент РФ № 2393996, МПК С02Р 1/22, опубл. 10.07.2010), включающий первое охлаждение воды в термостатируемой рабочей емкости и последующее ее постепенное замораживание при температуре выше температуры кристаллизации жидкого рассола с органическими и неорганическими примесями в течение времени, достаточного для полной кристаллизации чистой воды с примесями тяжелой воды и формирования жидкого рассола с органическими и неорганическими примесями; слив указанного рассола; нагрев массы льда при постепенном повышении температуры до значений, превышающих температуру кристаллизации тяжелой воды, и выдержке льда при указанной температуре до полного его размораживания; повторное охлаждение воды до температуры кристаллизации тяжелой воды и выдержке ее при указанной температуре до полной кристаллизации тяжелой воды и слив готового продукта в виде очищенной талой воды в потребительскую емкость при ее одновременной фильтрации через фильтр тонкой очистки. Нагрев, охлаждение, кристаллизацию воды и таяние льда осуществляют равномерно снаружи рабочей емкости посредством контактирующих с ее термопроводящими стенками термоэлектрических элементов в автоматическом режиме, температуру среды внутри рабочей емкости при первом охлаждении воды снижают до величины не ниже минус 3°С со скоростью изменения температуры среды в рабочей емкости, равной интервалу значений 0,1-0,3°С/мин, время цикла первой кристаллизации воды рассчитывают в автоматическом режиме программными средствами с момента ее фазового перехода, определяемого по повышению температуры среды у боковой стенки рабочей емкости не менее чем на 0,5°С, температуру среды внутри рабочей емкости при первой кристаллизации воды снижают до величины не ниже минус 4°С со скоростью изменения температуры среды в рабочей емкости, равной интервалу значений 0,05-0,1°С/мин, температуру среды внутри рабочей емкости при таянии льда до полного его расплавления после слива рассола повышают до величины не выше 10°С со скоростью изменения температуры среды в рабочей емкости, равной интервалу значений 0,16-0,18°С/мин, а температуру среды внутри рабочей емкости при повторном охлаждении воды и кристаллизации тяжелой воды снижают до величины не ниже 2°С со скоростью изменения температуры среды в рабочей емкости, равной интервалу значений 0,1-0,3°С/мин.
К недостаткам вышеприведенных способов можно отнести недостаточное время сохранения орга- 1 025739 нолептических и биологически активных свойств очищенной талой воды (в течение не более 17-20 ч) вследствие локального нагрева талой воды от нагретых стенок емкости при плавлении льда и в процессе хранения талой воды при комнатной температуре.
Техническим результатом заявляемого изобретения является создание такого способа очистки воды кристаллизацией, который обеспечивает более длительное сохранение органолептических и биологически активных свойств очищенной талой воды.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе очистки воды, включающем заполнение емкости водой для очистки; охлаждение и последующее ее замораживание в указанной емкости при температуре выше температуры кристаллизации жидкого концентрата находящихся в воде органических и неорганических примесей в течение времени, достаточного для полной кристаллизации чистой воды в виде слоя льда и формирования жидкого концентрата органических и неорганических примесей; слив указанного жидкого концентрата; плавление льда при положительной температуре до его размораживания с последующим сливом очищенной талой воды, причем охлаждение, кристаллизацию воды и таяние льда нагревом осуществляют снаружи рабочей емкости посредством контактирующих с ее термопроводящими стенками охладительных и нагревательных элементов, согласно изобретению, плавление льда под действием температуры 10-15°С и слив талой воды, стекающей по поверхности слоя льда, имеющего температуру 0°С, осуществляют одновременно, предотвращая температурный контакт талой воды с нагретой боковой стенкой емкости для очистки воды, причем талую воду сливают непрерывно или периодически в термостатированную накопительную емкость для ее последующего хранения при температуре, близкой к температуре плавления льда в диапазоне 0-2°С. Более длительное сохранение качества и биологически активные свойства чистой талой воды обеспечивается за счет того, что процесс плавления льда совмещен со сливом воды в термостатированную накопительную емкость. При этом на стекающую пленку талой воды по поверхности льда в процессе его плавления практически не влияет повышенная температура стенок емкости для очистки воды, которая снижает биологическую активность талой воды и разрушает ее структуру. Кроме того, талая вода хранится в термоизолированной накопительной емкости при температуре, близкой к температуре плавления льда, что обеспечивает сохранение ее качеств около 3 и более суток.
На фигуре представлена схема аппарата с емкостью для очистки воды замораживанием, нагревательные и охлаждающие элементы которой размещены снаружи вокруг боковой цилиндрической стенки.
Аппарат для очистки воды, реализующий заявляемый способ, включает (фигура) термостатированную емкость 1 для очистки воды, средство 2 для замораживания воды с испарительной трубкой 3, средство 4 для плавления льда с нагревательным элементом 5 и узел 6 для слива очищенной и загрязненной воды из емкости 1 и электронный блок 7 управления, соединенный со средствами 2 и 4 для замораживания воды и плавления льда и узлом 6 для слива чистой и загрязненной воды. Испарительная трубка 3 средства 2 для замораживания воды и нагревательный элемент 5 средства 4 для плавления льда расположены вокруг внешней боковой поверхности емкости 1, имеющей термопроводные стенки, и плотно контактируют с ней.
Электронный блок 7 управления замораживанием воды, плавлением льда и сливом воды соединен с электромагнитными клапанами 8 и 9 узла 6 для слива очищенной и загрязненной воды соответственно и переключателями 10 и 11 средств 2 и 4 соответственно для замораживания воды и плавления льда. Трубопровод с электромагнитным клапаном 8 соединен с термостатированной накопительной емкостью 12 для чистой талой воды.
Испарительная трубка 3 с фреоном средства 2 для замораживания воды соединена с компрессором 13 и конденсатором 14. Кроме того, электронный блок управления 7 снабжен датчиком 15 температуры, установленным снаружи днища емкости 1.
Описание способа очистки воды. Способ очистки воды осуществляют посредством, например, аппарата, изображенного на фигуре. В термоизолированную емкость 1 объемом, например, 2 л заливают 1,5 л водопроводной воды. Все процессы: нагрев, охлаждение, кристаллизация воды и таяние льда, осуществляют равномерно снаружи рабочей емкости 1 посредством контактирования с термопроводной стенкой емкости 1 охладительных 3 и нагревательных 5 элементов в автоматическом режиме посредством электронного блока 7 управления и алгоритма (программы) последовательности выполнения операций по очистке воды. При включении холодильного агрегата на режим охлаждения элементов 3 (испарительной трубки) происходит охлаждение воды через термопроводную стенку емкости 1. Температуру среды внутри рабочей емкости 1 при охлаждении воды снижают до величины не ниже минус 3°С со скоростью изменения температуры среды в рабочей емкости, равной интервалу значений 0,1-0,3°С/мин. Далее осуществляют процесс пристеночной кристаллизации воды. С помощью датчика температуры 15, прикрепленного к поверхности дна емкости 1, рассчитывается время цикла кристаллизации воды в автоматическом режиме программными средствами с момента ее фазового перехода, определяемого по спонтанному повышению температуры воды в емкости не менее чем на 0,5°С. Температуру воды внутри емкости 1 при кристаллизации воды снижают до величины не ниже минус 4,0°С (температура выше температуры кристаллизации жидкого концентрата с органическими и неорганическими примесями) со скоростью изменения температуры среды в рабочей емкости 1, равной интервалу значений 0,05-0,1°С/мин. В
- 2 025739 течение времени (около 5 ч) достигается полная кристаллизация чистой воды в виде кольцевого слоя льда у стенки емкости 1, где расположены охладительные элементы 3 и формирование жидкого рассола с органическими и неорганическими примесями в приосевой зоне емкости 1. В течение нескольких минут жидкий концентрат примесей объемом от 380 до 600 мл сливают в канализацию при включении электроклапана 9. Оставшийся в емкости 1 лед подвергают плавлению путем отключения охладительных элементов 3 и включения нагревательных элементов 5. Температуру стенки емкости 1 при таянии льда до полного его расплавления после слива концентрата примесей повышают до величины 10-15°С. Плавление массы льда осуществляют около 1,5 ч до полного его размораживания. Одновременно с началом плавлением льда проводят непрерывный или периодический (порционный через каждые 5-10 мин) слив талой воды в термостатируемую потребительскую емкость 12 путем автоматического включения электроклапана 8. При этом талая вода практически не контактирует с нагретой стенкой емкости 1, за счет чего обеспечивается сохранение температуры талой воды как в емкости 1, так и в термостатируемой потребительской емкости 16 около 0-2°С, что более длительное время сохраняет ее биологически активные свойства. Полный цикл получения готового продукта в виде очищенной талой воды около 7,5 ч. Содержание чистой талой воды составляет не менее 65 об.% от ее исходного объема со снижением общего содержания неорганических примесей не менее чем в 1,5-2 раза.
Аппарат для очистки воды работает следующим образом.
Рабочую емкость 1 наполняют водой, предварительно отфильтрованной от механических примесей, и включают блок 7 управления. Автоматически блок 7 управления включает компрессор 13. Происходит постепенное охлаждение воды в ёмкости 1 через термопроводную стенку емкости 1 (фигура) с последующей её заморозкой. Процесс заморозки с образованием чистого пристеночного льда длится около 5 ч и контролируется датчиком 15 температуры, данные с которого поступают на электронный блок 7 управления. После окончания формирования кольцевого слоя чистого льда блок 7 управления включает электромагнитный клапан 9 и незамёрзший жидкий концентрат с примесями, т.е. вода с высоким содержанием солей (рассол), сливается в канализацию. Далее блок 7 управления включает средство 4 для плавления льда, термоэлемент 5 которого нагревается до температуры не выше 20°С, что соответствует природным условиям. При этом происходит плавление чистого льда. С началом плавления слоя льда блок 7 управления включает электромагнитный клапан 8 и талая вода в непрерывном режиме сливается в термостатированную накопительную 12. Электромагнитный клапан 8 может включаться периодически через каждые 5-10 мин и талая вода порционно поступает в емкость 12.
При этом талая вода практически не контактирует с нагретой стенкой емкости 1 за счет чего обеспечивается сохранение температуры талой воды как в емкости 1, так и в термостатированной потребительской емкости 12 около 0-2°С, что более длительное время сохраняет ее биологически активные свойства. Полное таяние льда осуществляется за 1,5 ч. Полный цикл получения талой воды равен около 7,5 ч.
Таким образом, по сравнению с прототипом, заявляемый способ очистки воды обеспечивает более длительное сохранение органолептических и биологически активных свойств очищенной талой воды (до 3 и более суток) за счет устранения локального нагрева талой воды у стенки емкости 1 и поддержания температуры талой воды в емкость 12 около 0-2°С.
Claims (1)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯСпособ очистки воды, включающий заполнение емкости водой для очистки, охлаждение и последующее ее замораживание в указанной емкости при температуре выше температуры кристаллизации жидкого концентрата находящихся в воде органических и неорганических примесей в течение времени, достаточного для полной кристаллизации чистой воды в виде слоя льда и формирования жидкого концентрата органических и неорганических примесей; слив указанного жидкого концентрата; плавление льда до его полного размораживания под действием положительной температуры и слив очищенной талой воды, причем охлаждение, кристаллизацию воды и таяние льда осуществляют снаружи рабочей емкости посредством контактирующих с ее термопроводящими стенками охладительных и нагревательных элементов, отличающийся тем, что плавление льда под действием температуры 10-15°С и слив талой воды, стекающей по поверхности слоя льда, имеющего температуру 0°С, осуществляют одновременно, предотвращая температурный контакт талой воды с нагретой боковой стенкой емкости для очистки воды, причем талую воду сливают непрерывно или периодически в термостатированную накопительную емкость для ее последующего хранения при температуре, близкой к температуре плавления льда в диапазоне 0-2°С.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EA201300765A EA025739B1 (ru) | 2013-07-10 | 2013-07-10 | Способ очистки воды |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EA201300765A EA025739B1 (ru) | 2013-07-10 | 2013-07-10 | Способ очистки воды |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA201300765A1 EA201300765A1 (ru) | 2015-02-27 |
EA025739B1 true EA025739B1 (ru) | 2017-01-30 |
Family
ID=52594950
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA201300765A EA025739B1 (ru) | 2013-07-10 | 2013-07-10 | Способ очистки воды |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
EA (1) | EA025739B1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5002658A (en) * | 1989-11-27 | 1991-03-26 | Bruce Isaacs | Water purification device and method |
RU51612U1 (ru) * | 2005-08-26 | 2006-02-27 | Московский государственный университет леса | Устройство для получения методом пристеночной кристаллизации высококачественной питьевой воды с пониженной концентрацией растворенных солей и улучшенной структурой воды, обогащенной кислородом |
RU2393996C1 (ru) * | 2009-01-29 | 2010-07-10 | Сергей Валерьевич Зоткин | Способ очистки воды и аппарат для его осуществления |
RU2415813C1 (ru) * | 2009-11-06 | 2011-04-10 | Владимир Александрович Бабин | Устройство для очистки воды от примесей |
RU2432320C2 (ru) * | 2009-01-15 | 2011-10-27 | Дмитрий Сергеевич Кокоулин | Аппарат для очистки воды |
-
2013
- 2013-07-10 EA EA201300765A patent/EA025739B1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5002658A (en) * | 1989-11-27 | 1991-03-26 | Bruce Isaacs | Water purification device and method |
RU51612U1 (ru) * | 2005-08-26 | 2006-02-27 | Московский государственный университет леса | Устройство для получения методом пристеночной кристаллизации высококачественной питьевой воды с пониженной концентрацией растворенных солей и улучшенной структурой воды, обогащенной кислородом |
RU2432320C2 (ru) * | 2009-01-15 | 2011-10-27 | Дмитрий Сергеевич Кокоулин | Аппарат для очистки воды |
RU2393996C1 (ru) * | 2009-01-29 | 2010-07-10 | Сергей Валерьевич Зоткин | Способ очистки воды и аппарат для его осуществления |
RU2415813C1 (ru) * | 2009-11-06 | 2011-04-10 | Владимир Александрович Бабин | Устройство для очистки воды от примесей |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EA201300765A1 (ru) | 2015-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2393996C1 (ru) | Способ очистки воды и аппарат для его осуществления | |
CA1333560C (en) | Dual freezing chamber system and method for water purification | |
EA025716B1 (ru) | Способ очистки воды методом перекристаллизации и теплообменная емкость (варианты) для его осуществления | |
Shin et al. | Optimization of simplified freeze desalination with surface scraped freeze crystallizer for producing irrigation water without seeding | |
RU2274607C2 (ru) | Способ очистки воды и установка для его осуществления | |
WO2010087731A1 (ru) | Способ очистки воды и аппарат для его осуществления | |
EA017783B1 (ru) | Аппарат для очистки воды | |
EA025739B1 (ru) | Способ очистки воды | |
RU2557628C2 (ru) | Аппарат для очистки воды | |
EA025714B1 (ru) | Способ очистки воды | |
EA025715B1 (ru) | Способ очистки воды | |
EA023930B1 (ru) | Аппарат для очистки воды методом перекристаллизации | |
RU2003104764A (ru) | Способ очистки воды и установка для его осуществления | |
RU84515U1 (ru) | Термоэлектрический модуль для нагрева и/или охлаждения-замораживания жидких или твердых продуктов | |
RU2550191C1 (ru) | Аппарат для очистки воды | |
RU2128144C1 (ru) | Установка для очистки питьевой воды | |
RU114948U1 (ru) | Аппарат для очистки воды | |
RU2509514C1 (ru) | Устройство для концентрирования жидких пищевых продуктов | |
EP3904296B1 (en) | System for purifying water by recrystallization and heat exchange devices (variants) for the implementation thereof | |
EA024757B1 (ru) | Способ очистки воды и аппарат для его осуществления | |
RU191503U1 (ru) | Теплообменное устройство для системы очистки воды методом перекристаллизации | |
RU2543868C2 (ru) | Устройство получения легкой воды | |
WO2015030631A1 (ru) | Способ получения и хранения талой воды | |
EA024704B1 (ru) | Способ очистки воды и аппарат для его осуществления | |
RU2344092C2 (ru) | Способ очистки воды и установка для его осуществления |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU |