LV14846B - Ūdens dezinfekcijas paņēmiens ar ultravioleto starojumu un iekārta tā īstenošanai - Google Patents

Description

Izgudrojuma apraksts

Izgudrojums attiecas uz ūdens attīrīšanu no organiskām un minerālajām vielām un tā dezinfekciju ar ultravioleto starojumu.

UV starojuma dezinficējošā iedarbība (Prior Art)

Lēta, lietošanai derīga ūdens krājumi pēdējā simtgadē būtiski ir samazinājušies. Sakarā ar iedzīvotāju skaita un apkārtējās vides piesārņojuma augšanu ir paredzama ūdens resursu patēriņa palielināšanās. Visā pasaulē rūpniecība un valdības tērē arvien lielākas pūles mūsdienīgu ūdens attīrīšanas iekārtu izveidošanai, kuras atbilst sabiedrības prasībām un paredz stingrus standartus, kuri nepieciešami tīrākas apkārtējās vides radīšanai. Nepieciešamība pēc ekonomiskas, videi draudzīgas notekūdeņu rūpnieciskās attīrīšanas strauji tuvojas kritiskam punktam. Ūdens dezinfekcijai ar ultravioleto starojumu ir būtiskas priekšrocības salīdzinājumā ar zināmajiem hlorēšanas vai ozonēšanas ūdens dezinfekcijas paņēmieniem.

UV starojuma dezinficējošā iedarbība pamatojas uz mikroorganismu DNS un RNS molekulu neatgriezeniskiem bojājumiem, kurus izraisa organisko molekulu ķīmisko saišu izmaiņas vai pārrāvumi, kurus savukārt nosaka fotoķīmiskās reakcijas, kuras stimulē absorbēto staru enerģija. Ūdens, gaisa un virsmas apstrādei ar ultravioleto starojumu nepiemīt prolongācijas efekts. Šīs īpatnības priekšrocība ir tā, ka tiek izslēgta kaitīga iedarbība uz cilvēkiem un dzīvniekiem.

Ultravioletā dezinfekcija tiek veikta, apstarojot ūdenī atrodošos mikroorganismus ar noteiktas intensitātes UV starojumu noteiktā laika periodā (pilnai mikroorganismu iznīcināšanai pietiekošais starojuma viļņa garums ir 260,5 nm). Tāda apstarojuma rezultātā mikroorganismi „mikrobioloģiski” mirst, jo tie zaudē pavairošanās spēju. UV starojums viļņu garuma diapazonā ap 254 nm labi iekļūst ūdenī un ar ūdeni pārnēsājamā mikroorganisma šūnā un tiek absorbēts mikroorganismu DNS, izraisot tā struktūras bojājumus. Rezultātā tiek pārtraukta mikroorganismu pavairošanās. Dezinfekcijas efektivitātei ir būtiska mikroorganismu atrašanas vide, jo tā var absorbēt UV starojumu vai to ekranēt.

Kopumā gaisa vai virsmas UV-dezinfekcijai ir nepieciešama vairākas reizes mazāka enerģija kā dezinfekcijai ūdenī. Vides fizikālās un ķīmiskās īpašības ietekmē, pirmkārt, procesa ekonomiskos rādītājus: jo vide ir caurspīdīgāka ultravioletajiem stariem, jo mazāk jāpatērē enerģija vienas un tās pašas devas nodrošināšanai. Otrkārt, dezinfekcijas procesa efektivitāti nosaka cietvielu klātbūtne (suspendētas daļiņas), kas aizsargā mikroorganismus no ultravioletajiem stariem un samazina dezinfekcijas efektivitāti.

Visvienkāršākās mazjaudas spiediena tipa iekārtas (ar iegremdētiem ultravioletiem starojuma avotiem) sastāv no korpusa, kurā ievietotas UV lampas, kuras noslēgtas aizsargājošā kvarca apvalkā. Iekārtas ar iegremdētiem ultravioletā starojuma avotiem nodrošina augstāku baktericīdā starojuma izmantošanas efektivitāti, bet strukturāli izmantošana ir sarežģītāka, pie tam ekspluatējot nedrīkst pieļaut aizsargājošā kvarca apvalka piesārņošanu.

Teknes tipa iekārtu (ar neiegremdētiem ultravioletā starojuma avotiem) konstrukcijas un ekspluatācija ir vienkāršākas, bet baktericīdās jaudas izmantošanai ir zemāka efektivitāte, jo to izmantošanas dziļumu ierobežo ūdens slāņa biezum, kas UV starojumam ir caurspīdīgs. Tādas iekārtas novietošana virs rezervuāra vai ūdens plūsmas nenodrošina visa ūdens apjoma dezinficēšanu, jo nogalina tikai pašā augšējā ūdens slānī esošos mikroorganismus, tādēļ tā tiek izmantota tikai ļoti neliela ūdens daudzuma dezinficēšanai.

Piedāvātajam izgudrojumam par vistuvāko analogu var uzskatīt zivju audzēšanas iekārtu, kas definēta patentā LV 13066, kurā ūdens dezinfekcijai tiek izmantotas virsmas ultravioletās lampas, kuras ir izvietotas virs viena no zigzagveida biofiltra kanāla sliekšņiem, kas ļauj dezinficēt ūdeni šķēršņa dziļumā. Tomēr tāds izvietojums negarantē turpmāko mikroorganismu nenokļūšanu attīrāmajā ūdenī, jo ūdens plūsma pēc tam nokļūst nākošajā biofiltra sekcijā un var savstarpēji iedarboties ar jauniem mikroorganismiem.

Izgudrojuma mērķis un būtība

Piedāvātais izgudrojums atrisina ūdens plūsmas dezinfekcijas drošuma un pilnības problēmu un nodrošina ar ultravioletajiem stariem apstrādājamās ūdens platības palielināšanu ar mazu enerģijas patēriņu, kā arī palielina dezinficējošās iekārtas drošumu un tās apkalpošanas drošību.

Piedāvātā paņēmiena atšķirīgā īpatnība ir ultravioletā starotāja izvietošana tieši virs sienas, kura atdala piesārņotā ūdens apjomu no attīrītā ūdens rezervuāra, kurš veido ūdens šķēršņa slieksni, kur ultravioletais starojums pilnībā sasniedz ūdens slāni. Ūdens šķēršņa slieksnis rezervuārā starošanas platības un ultravioletā starojuma darbības palielināšanai var tikt palielināts, paplašinot vai pagarinot sadalošo sienu. Ultravioleto starotāju, kas īsteno paņēmienu, izvieto virs ūdens šķēršņa sliekšņa pašā plānākajā tā slānī un noslēdz ar apvalku, kurš ierobežo ultraskaņas iedarbības zonu un virza ultravioleto starojumu uz ūdens plūsmu, kura plūst pār šķēršņa slieksni. Ultravioletā starojuma iedarbības pastiprināšanai apvalks var būt izpildīts ar spoguļatstarojošu virsmu.

Piedāvātās ūdens dezinfekcijas ar ultravioleto starojumu iekārtas vispārīgā shēma ir attēlota l.fig. Ultravioletais starotājs 1 noslēgts ar apvalku 2 un novietots virs sienas 3, kura sadala piesārņotā ūdens apjomu 4 no attīrītā ūdens rezervuāra 5 un veido ūdens šķēršņa slieksni 6.

Piedāvātā ūdens dezinfekcijas paņēmiena realizācijai ar ultravioletā starotāja palīdzību ultravioleto starotāju novieto virs sienas 3, kura sadala piesārņotā ūdens apjomu 4 no attīrītā ūdens rezervuāra 5 un veido šķēršņa slieksni 6. Pāri šķēršņa slieksnim plūstošā ūdens ir pilnībā pieejama ultravioletajam starojumam. Ultravioleto starotāju nosedzošais apvalks 2 norobežo starojuma iedarbības zonu un virza ultravioleto starojumu tieši uz ūdens kārtu virs šķēršņa sliekšņa. Apvalks var būt izpildīts ar spoguļatstarojošu virsmu.

Ultravioletā starojuma iedarbības laika palielināšanai ūdens šķēršņa slieksnis var tikt palielināts, paplašinot atdalošo sienu, bet dezinficējamā ūdens apjoma palielināšanai šķēršņa slieksnis var tikt palielināts, pagarinot atdalošo sienu.

Piedāvātais izgudrojums ļauj īstenot ūdens dezinfekciju ar ultravioleto starojumu ar maksimālu dezinficējošu efektu, jo pāri slieksnim plūstošā ūdens slāņa biezus nepārsniedz ultravioletā starojuma iespiešanās dziļumu. Ultravioleto starotāju noslēdzošais apvalks vada un ierobežo ultravioletā starojuma zonu, ar kuru nodrošina iekārtas drošību un vienlaicīgi pastiprina tās tiešo darbību. Bez tam spoguļatstarojošās virsmas apvalks palielina ar ultravioleto starojumu apstrādājamo ūdens platību un starojuma intensitāti.

Šķēršņa sliekšņa pagarināšanas var palielināt dezinficētā ūdens plūsmu, bet šķēršņa sliekšņa paplašināšana, palielinot ultravioletā starojuma iedarbības platību, nodrošina dezinficējošās plūsmas papildu drošumu. Piedāvātā iekārta nodrošina maksimāli pilnu ūdens dezinficēšanu ar mazu enerģijas patēriņu. Iekārtu ir lēti izgatavot, un tā ir droša lietošanā.

Claims (5)

1. Ūdens dezinfekcijas paņēmiens ar ultravioleto starojumu, ūdenim plūstot pāri šķēršņa slieksnim, kas atšķiras ar to, ka ultravioleto starotāju, kurš veic dezinfekciju, novieto tieši virs sienas, kura atdala piesārņotā ūdens apjomu no attīrītā ūdens rezervuāra un veido ūdens šķēršņa slieksni, uz kura ultravioletais starojums pilnībā sasniedz ūdens slāni.

2. Paņēmiens saskaņā ar 1. pretenziju, kas atšķiras ar to, ka ultravioletā starojuma iedarbības laika palielināšanai ūdens šķēršņa slieksnis, uz kura ultravioletais starojums pilnībā sasniedz ūdens slāni, tiek palielināts, paplašinot atdalošo sienu.

3. Paņēmiens saskaņā ar 1. pretenziju, kas atšķiras ar to, ka dezinficējošā ūdens apjoma palielināšanai šķēršņa slieksnis tiek palielināts, pagarinot sadalošo sienu.

4. Iekārta paņēmiena saskaņā ar jebkuru no 1. līdz 3. pretenzijai īstenošanai, kura sastāv no teknes tipa ultravioletā starotāja un atšķiras ar to, ka ultravioletais starotājs no virspuses ir nosegts ar apvalku, kurš norobežo ultravioletā starojuma iedarbības zonu un virza ultravioleto starojumu uz ūdens plūsmu, kura plūst pāri šķēršņa slieksnim.

5. Iekārta saskaņā ar 4. pretenziju, kas atšķiras ar to, ka ultravioleto starojumu nosedzošais apvalks ir izveidots ar spoguļatstarojošu virsmu.