PL202453B1 - Urządzenie do uzdatniania wody - Google Patents

Abstract

Urz adzenie do uzdatniania wody, zw laszcza do jej odka zania oraz ewentualnie sterylizacji, oraz zabijania mikroorganizmów, wyposa zone w zbiornik, do którego doprowadzana jest woda przezna- czona do uzdatnienia oraz umieszczony w tym zbiorniku zespó l elektrod, przy laczony do umieszczo- nego na zewn atrz zbiornika generatora impulsów przekazywanych do tego zespo lu elektrod, które charakteryzuje si e tym, ze jego generator (14) impulsów przemiennych, o maksymalnej amplitudzie mniejszej od 50 V i o cz estotliwo sci impulsu zawartej w zakresie od 1 kHz do 5000 kHz, zw laszcza od 5 kHz do 50 kHz, zasilany pr adem o niskim napi eciu, jest zaopatrzony w elementy regulacyjne do automatycznej zmiany maksymalnej amplitudy impulsu, kierunku tej amplitudy oraz ewentualnie sto- sunku czasu trwania impulsu do czasu przerwy, w zale zno sci od przewodno sci uzdatnianej wody, przy czym zbiornik (10) i generator (14) impulsów tworz a zwart a konstrukcj e, za s zespó l elektrod (12) jest zaopatrzony przynajmniej w jedn a elektrod e w postaci drutu lub pr eta, wzgl ednie stanowi ac a warstw e przewodz ac a na wewn etrznej sciance zbiornika (10). PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do uzdatniania wody, zwłaszcza do jej odkażania oraz ewentualnie sterylizacji, oraz zabijania mikroorganizmów, wyposażone w zbiornik, do którego doprowadzana jest woda przeznaczona do uzdatnienia oraz umieszczony w tym zbiorniku zespół elektrod, przyłączony do umieszczonego na zewnątrz zbiornika generatora impulsów przekazywanych do tego zespołu elektrod.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych AP nr US 3 933 606 znany jest sposób i urzą dzenie do elektrolitycznego usuwania zanieczyszczeń zawieszonych i rozpuszczonych w wodzie. Urządzenie stanowi przy tym dużą instalację przemysłową, złożoną ze zbiornika wstępnego, zbiornika regulacji pH, kolumny reakcyjnej, zbiornika flokulacji, zbiornika klarującego oraz ostatecznego filtra, jednakże przedmiotem wynalazku jest tylko kolumna reakcyjna.

Sposób czyszczenia wody według wymienionego rozwiązania polega na doprowadzaniu zanieczyszczonej wody z dołu do kolumny, w której jest ona wystawiona na działanie pola elektrycznego, utworzonego między kilkoma perforowanymi płytami przeciwnie naładowanymi za pomocą tętniącego napięcia elektrycznego, po czym wypływa z kolumny górnym odpływem. Tętniące napięcie powoduje, że kationy uwalniane z elektrod niszczą obecne w wodzie bakterie i cyjanki. Proces ten powoduje powstanie mikrokłaczków, które w miarę trwania przebiegającej łańcuchowo reakcji rosną do postaci dużych zbiorowisk, adsorbujących z zanieczyszczonej wody zasadniczo wszystkie zawiesiny, brud i inne czą stki wielkoś ci koloidalnej, a takż e martwe bakterie i wytrą cone sole metali oraz niektóre jony metali i łatwo od niej oddzielanych.

Z niemieckiego opisu patentowego nr DE 2 846 452 znany jest sposób zasilania ogniw elektrycznych urządzenia do oczyszczania wody z zastosowaniem sposobu utleniania anodowego. Do ogniw jest doprowadzane impulsowo napięcie prądu stałego za pośrednictwem regulatora nastawiającego szerokość oraz ewentualnie amplitudę impulsu, zależnych od elektrotechnicznych i elektrochemicznych parametrów tych ogniw. Częstotliwość impulsów wynosi powyżej 1 kHz. Generator impulsów prostokątnych jest połączony ze wzmacniaczem różnicowym i z tranzystorowym układem logicznym, którego wyjście jest z kolei połączone z regulowanym przez niego wejściem generatora impulsów prostokątnych.

Ze stanu techniki znane są również generatory do wytwarzania impulsów przemiennych, wyposażone w źródła napięcia stałego i umożliwiające regulację szerokości impulsów, jak również nastawianie rodzaju impulsu w zależności od przewodności uzdatnianej wody.

Z publikacji zgłoszenia międzynarodowego PCT nr WO 9938807 A znane jest duże stacjonarne urządzenie do uzdatniania wody, wykorzystujące do tego celu impulsy przemienne.

Do poprawienia jakości wody pitnej za pomocą prostych urządzeń przenośnych stosowane są głównie urządzenia, których konstrukcja i działanie opiera się na zasadzie filtrowania (na przykład za pomocą węgla drzewnego). Są również znane urządzenia umożliwiające uzyskanie wody pitnej z zawierających wodę cieczy zanieczyszczonych bakteriami, metalami ciężkimi i innymi szkodliwymi dla człowieka substancjami za pomocą środków chemicznych.

Jednakże w praktycznym zastosowaniu urządzenia oparte tylko na zasadzie filtrowania nie są przydatne do uzdatniania wody zawierającej bakterie i inne mikroorganizmy. Również inne znane urządzenia do zabijania mikroorganizmów w wodzie, na przykład działające na zasadzie naświetlania promieniami ultrafioletowymi, okazały się nieprzydatne jako urządzenia przenośne ze względu na konieczne zasilanie energetyczne.

Znane są również urządzenia oparte na technologii odkażania oraz ewentualnie oczyszczania wody za pomocą impulsów elektrycznych (zwykle prądu stałego). Ich skuteczność polega na tym, że dzięki działaniu elektrolitycznemu impulsów tak zwane utleniacze anodowe, zwłaszcza chlor, są wydzielane z zanieczyszczonej wody. Jednakże w rzeczywistości chlor wykazuje pożądane działanie bakteriobójcze. Znane urządzenia tego rodzaju są zwykle wyposażone w potężne elektrody o dużej powierzchni, które możliwie najlepiej uruchamiają efekt elektrolityczny i nie nadają się do przenoszenia.

Ponadto wydzielony w nich chlor działa negatywnie na jakość wody, zwłaszcza pitnej, psując jej zapach.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji takiego urządzenia do uzdatniania wody, zwłaszcza do jej odkażania oraz ewentualnie sterylizacji, które przy niewielkim koszcie jego wytwarzania będzie przenośne, łatwe w obsłudze i uniwersalne pod względem zasilania energetycznego oraz skuteczne, przy zapewnieniu minimalnego wydzielania utleniaczy anodowych.

PL 202 453 B1

Cel ten zrealizowano w urządzeniu do uzdatniania wody według wynalazku, które charakteryzuje się tym, że jego generator impulsów przemiennych, o maksymalnej amplitudzie mniejszej od 50 V i o częstotliwoś ci impulsu zawartej w zakresie od 1 kHz do 5000 kHz, zwł aszcza od 5 kHz do 50 kHz, zasilany prądem o niskim napięciu, jest zaopatrzony w elementy regulacyjne do automatycznej zmiany maksymalnej amplitudy impulsu, kierunku tej amplitudy oraz ewentualnie stosunku czasu trwania impulsu do czasu przerwy, w zależności od przewodności uzdatnianej wody, przy czym zbiornik i generator impulsów tworzą zwartą konstrukcję, zaś zespół elektrod jest zaopatrzony przynajmniej w jedną elektrodę w postaci drutu lub pręta, względnie stanowiącą warstwę przewodzącą na wewnętrznej ściance zbiornika.

W urzą dzeniu generowany przez generator elektryczny impuls przemienny zawiera korzystnie składową o napięciu wyprostowanym i ma korzystnie postać impulsu wyprostowanego o napięciu przemiennym.

Zbiornik i generator impulsów stanowią korzystnie zespół przystosowany do przenoszenia ręcznego.

Zespół elektrod jest wyposażony w elektrody, mające postać odcinków drutu o maksymalnej średnicy 0,5 mm, korzystnie 0,1 mm.

Zespół elektrod jest korzystnie wykonany z materiału zawierającego magnez.

Urządzenie według wynalazku jest korzystnie wyposażone w elementy filtracyjne umieszczone na wlocie oraz ewentualnie wylocie wody z urządzenia.

Zbiornik urządzenia według wynalazku jest korzystnie przynajmniej częściowo wypełniony materiałem filtracyjnym i pełni równocześnie funkcję filtra, przy czym umieszczony w zbiorniku zespół elektrod służy do odkażania oraz ewentualnie sterylizacji filtra.

Zbiornik stanowi korzystnie zbiornik przepływowy.

Urządzenie według wynalazku jest korzystnie wyposażone w dodatkowy zespół elektrod, zasilany oddzielnym napięciem stałym względnie zmiennym oraz w elektrody wykonane z materiału zawierającego węgiel, magnez oraz ewentualnie metal szlachetny.

Urządzenie według wynalazku jest wyposażone w modułowe, korzystnie równoległościenne zbiorniki, przez które równocześnie względnie kolejno przepływa uzdatniana woda.

Elektryczny generator impulsów jest korzystnie połączony z zaprogramowanym czasowo sterownikiem, który jest wyposażony w programator regulujący czas wysyłania impulsów elektrycznych.

Urządzenie przenośne wymaga niezależności od sieci energetycznych. Rozwiązanie konstrukcyjne według wynalazku umożliwia zasilanie generatora impulsów napięciem niższym od napięcia sieci prądu zmiennego, które można uzyskać z przenośnego źródła, przykładowo z akumulatora. Zwłaszcza chodzi tu o napięcie wynoszące 12 V, 24 V albo 30 V, względnie pochodzące z czynnej baterii słonecznej.

Badania wykazały, że urządzenie uzdatniające wodę według wynalazku przy małym zużyciu energii wykazuje bardzo skuteczne działanie odkażające, zamieniając zanieczyszczoną wodę w wodę pitną, a równocześnie jest przenośne i może zostać zastosowane wszędzie tam, gdzie jest potrzebna woda pitna.

W ramach wynalazku pod poję ciem „doprowadzana woda” rozumie się zarówno wodę dostarczaną do zbiornika jednorazowo, jak i wodę przepływającą przez urządzenie w sposób ciągły.

Okazało się, że przekazywanie wodzie impulsu przemiennego prądu stałego (a więc o jednej tylko biegunowości), szczególnie skutecznie działa na bakterie, z tego powodu generator impulsu o takim kształcie jest zaopatrzony we wzorzec impulsu prą du niesymetrycznego pod względem biegunowości, przy czym możliwe jest uzyskanie takiej postaci impulsu, w której przez okresowe zmiany biegunowości zespołu elektrod unika się możliwości niepożądanego odkładania się na elektrodach substancji negatywnie wpływających na ich działanie. W korzystnym rozwiązaniu konstrukcyjnym według wynalazku przed każdą zmianą biegunowości jest pozostawiona przerwa czasowa wynosząca od 1 s do 5 s, uniemoż liwiająca wydzielanie się utleniaczy anodowych. Te przerwy czasowe (przy równoczesnym wykorzystaniu działań relaksacyjnych w wodzie) mają również pozytywny wpływ na inne czynniki, na przykład zużycie energii, co ma duże znaczenie, zwłaszcza w przypadku urządzeń przenośnych.

Duże znaczenie w praktycznej realizacji rozwiązania konstrukcyjnego urządzenia do uzdatniania wody według wynalazku ma postać elektrod, przy czym szczególnie korzystne jest, jeżeli zespół elektrod jest wyposażony w odcinek drutu, który celem minimalizacji ilości wydzielanych utleniaczy anodowych ma zminimalizowaną powierzchnię. Drut ma korzystnie średnicę wynoszącą od 0,1 mm do 0,5 mm i jest wykonany z platyny albo z podobnego materiału. Tym właśnie odróżnia się rozwiązanie

PL 202 453 B1 konstrukcyjne według wynalazku od znanych elektrolitycznych sposobów odkażania wody, wykorzystujących elektrody o dużej powierzchni.

Jako uzupełniający zespół uzdatniania wody, ze względu na ewentualną obecność w niej metali ciężkich, azotanów, związków chloru i temu podobnych substancji, urządzenie jest dodatkowo wyposażone w elementy filtracyjne, przy czym zależnie od zastosowania skuteczności urządzenia wodę filtruje się przed jej doprowadzeniem do zbiornika oraz ewentualnie podczas jej odprowadzania ze zbiornika. Możliwe jest zastosowanie w takim przypadku na przykład różnych filtrów wodnych.

Skuteczność zabijania sprawców chorób (jednokomórkowych pasożytów, bakterii i wirusów) zawartych w wodzie zależy w dużej mierze od postaci elektrycznych impulsów przemiennych, przy czym szczególnie korzystną postacią jest impuls przemienny prostokątny.

Jak wykazały badania eksploatacyjne, urządzenie według wynalazku umożliwia uśmiercenie dużej ilości bakterii coli, bakterii mezofilnych i psykrofilnych różnego rodzaju już po krótkim czasie około 5 do 15 min. jego działania.

W przeciwieństwie do znanych sposobów wykrywania podwyż szonej zawartoś ci chlorków (na przykład za pomocą paska próbnego) w wodzie - urządzenie według wynalazku dokonuje pomiaru automatycznie, umożliwiając równocześnie ręczną ingerencję w generowanie impulsów, która to czynność normalnie jest wykonywana automatycznie. Takie ręczne sterowanie generowaniem impulsów umożliwia zwłaszcza obniżenie maksymalnej amplitudy oraz ewentualnie skrócenie czasu trwania impulsu w stosunku do czasu przerwy impulsu, celem zmniejszenia niepożądanego efektu wydzielania chlorku spowodowanego impulsem przemiennym.

Alternatywna możliwość rozwiązywania problemu zawartości chlorku w ramach wynalazku polega na zastosowaniu dodatkowego zespołu elektrod, zwykle z węgla, magnezu i podobnych materiałów, których obecność jest dopuszczalna w wodzie pitnej w postaci sztabek, siatki, powłok względnie płyt, zasilanych odrębnymi impulsami, korzystnie prądu stałego o napięciu od 1 V do 50 V, których zadaniem jest neutralizacja zawierającej chlorki wody. W takim rozwiązaniu niekonieczna staje się ręczna ingerencja w generowanie impulsu. Odległości wzajemne dodatkowych elektrod wynoszą korzystnie od około 1 mm do 20 mm, zwłaszcza 10 mm. Jako płytki mają one wówczas wymiary około 10x100 mm i są zasilane prądem stałym albo zmiennym o natężeniu od 20 mA do 100 mA, korzystnie 20 mA.

Urządzenie do uzdatniania wody według wynalazku jest uwidocznione w przykładzie rozwiązania konstrukcyjnego na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia schemat urządzenia w widoku z boku; fig. 2 - różne kształty impulsu przemiennego, doprowadzanego do elektrod urządzenia, jako funkcję napięcia względem czasu, a fig. 3 - odmianę urządzenia według wynalazku w schematycznym przekroju pionowym.

Figura 1 przedstawia przykładowe rozwiązanie konstrukcyjne urządzenia według wynalazku do uzdatniania wody, zwłaszcza do jej odkażania, celem uzyskania wody pitnej. Urządzenie jest wyposażone w zbiornik 10, w którego wnętrzu jest umieszczony zespół drutowych względnie prętowych elektrod 12 z platyny o średnicy 0,1 mm, które od strony dna zbiornika są przyłączone do generatora 14, zasilającego je napięciem w postaci impulsu przemiennego.

Generator 14 jest przyłączony do niskonapięciowego źródła prądu, zwykle do akumulatora 12 V.

Zbiornik 10, na swym wlocie 16, jest zaopatrzony w filtr 18, który zanieczyszczoną wodę, doprowadzaną przez wlot 16, uwalnia od jonów metali ciężkich, od związków chloru i azotu, poprawiając ogólny wynik uzdatniania. Alternatywnie możliwe jest wykonanie zbiornika jako przepływowego, w którym uzdatniania wody dokonuje się w sposób ciągły.

W układzie przedstawionym na fig. 1 urządzenie według wynalazku stanowi lekki i łatwy do ręcznej manipulacji zestaw, który może być użyty w różnych miejscach tam, gdzie jest on potrzebny. Typowa pojemność zbiornika wynosi od około 0,5 litra do około 5 litrów.

Działanie przedstawionego na fig. 1 urządzenia jest następujące. Użytkownik wlewa do zbiornika 10 przeznaczoną do uzdatniania wodę przez wlot 16. Woda, która prócz jonów metali ciężkich, jak ołów albo miedź, zawiera również mikroorganizmy w postaci bakterii, wirusów i innych szkodliwych substancji chorobotwórczych, przepływa przez filtr 18, w którym zostaje w znany sposób oczyszczona, po czym gromadzi się w zbiorniku 10, w którym, po jego całkowitym zapełnieniu, następuje proces dalszego uzdatniania. W zbiorniku 10 pod powierzchnią wody są umieszczone elektrody 12.

Uruchomienie generatora 14 powoduje wytwarzanie elektrycznego impulsu przemiennego, który jest doprowadzany do par elektrod 12. W wodzie otaczającej elektrody tworzy się pole elektryczne,

PL 202 453 B1 które w zależności od dielektrycznych własności wody, geometrii elektrod oraz postaci impulsu odpowiednio rozprzestrzenia się w wodzie.

Figura 2 przedstawia różne rodzaje doprowadzonego do wody znajdującej się w zbiorniku 10 impulsu przemiennego. Impuls przemienny przedstawiony na fig. 2a do 2e ma postać kolejnych, powtarzalnych impulsów jednobiegunowych, prostokątnych. Wynalazek nie jest jednak ograniczony ani do prostokątnego kształtu impulsów, ani do ich jednobiegunowości.

Impuls według fig. 2a do 2e jest regulowany automatycznie w zależności od zmierzonej przewodności znajdującej się w zbiorniku wody. Pomiar przewodności jest dokonywany albo przed rozpoczęciem przekazywania impulsu, albo też przeprowadzany w sposób ciągły za pomocą nieuwidocznionego na rysunku zespołu pomiarowego.

W zależności od uzyskanej wartości przewodności wody następuje utworzenie optymalnego wzorca impulsu, przy czym postępowanie to bazuje na nieliniowej, wzrastającej, zwłaszcza parabolicznej zależności między przewodnością i maksymalną amplitudą impulsu przemiennego.

W przykładowych wzorcach impulsów, przedstawionych na fig. 2a do 2e, automatyczna, zależna od przewodności cieczy zmiana kształtu impulsu dokonuje się przez zmianę maksymalnej amplitudy impulsu, natomiast stosunek czasu trwania impulsu do jego przerwy pozostaje niezmienny, przy czym maksymalna amplituda impulsu jest zmieniana od 3 V (minimum) do 50 V (maksimum), a praktycznie od 12 V do 24 V. Przykładowo, gdy przewodność cieczy wynosi od 180 Scm^-1 do 360 Scm^-1, maksymalna amplituda wynosi około 30 V, a poszczególne impulsy trwają 15 us. Większa przewod-1 -1 ność wody, wynosząca zwykle od 1500 Scm^-1 do 2000 Scm^-1, obniża automatycznie amplitudę napięcia do około 10 V i równocześnie obniża średnią wartość prądu.

Uzupełniająco względnie alternatywnie (fig. 2d i 2e), możliwe jest zmienianie stosunku czasu trwania impulsu do jego przerwy w taki sposób, aby czas trwania impulsu nie był równy czasowi przerwy, tak jak w przypadkach według fig. 2a do 2c. Przykładowo czas przerwy impulsu wynosi około 5 us, gdy przewodność wody jest mała i wynosi do 200 us, gdy przewodność wody jest duża. Typowy czas trwania impulsu wynosi około15 us.

Po dokonaniu pomiaru przewodności wody, w warunkach dużej przewodności wody (na przykład dużej zawartości jonów wapnia albo magnezu), amplituda impulsu zostaje ustawiona na podstawie badań mikrobiologicznych na jego dolnej granicy, ewentualnie z uwzględnieniem współczynnika bezpieczeństwa.

Dalszymi warunkami brzegowymi dla określenia granicznego napięcia (granicznej amplitudy) są: aktualny kształt zbiornika, ilość wody oraz parametry elektrod, czyli ich kształt, materiał i pole powierzchni. Po ustawieniu maksymalnej amplitudy następuje ustawienie stosunku czasu trwania impulsu do jego przerwy, przy czym w warunkach omówionej powyżej stosunkowo dużej przewodności wody następuje skrócenie czasu trwania impulsu oraz ewentualnie wydłużenie przerwy impulsu.

Natomiast po stwierdzeniu w wyniku pomiaru mniejszej przewodności wody - powiększa się napięcie (maksymalną amplitudę) oraz wydłuża się czas trwania impulsu w stosunku do czasu jego przerwy. W przypadkach granicznych możliwe jest, że woda ma tak małą przewodność, że musi zostać włączona nowa elektroda albo przewodność wody musi zostać powiększona, na przykład przez dodanie soli. W rozwiązaniu konstrukcyjnym według wynalazku takie przypadki graniczne są uwidoczniane za pomocą impulsu świetlnego.

Ustawianie wzorca impulsu przemiennego według fig. 2 odbywa się korzystnie automatycznie, za pomocą odpowiedniego układu elektronicznego. Jednakże możliwe jest także ręczne ustawianie wzorca impulsu polegające na dobraniu odpowiedniego, przygotowanego uprzednio cyfrowo schematu z tabeli, albo też dostosowanie kształtu impulsu przemiennego do aktualnej przewodności wody. Uzupełniająco względnie alternatywnie jest również możliwe dokonywanie zmiany częstotliwości impulsu, między jej dolną i górną częstotliwością graniczną. Przy dobieraniu właściwej częstotliwości impulsu i jego działania odkażającego, należy brać pod uwagę między innymi rodzaj zwalczanych bakterii.

Typowy czas uzdatniania wody za pomocą przedstawionego na fig. 1 urządzenia o pojemności 2 litrów wynosi od około 2 minut do 20 minut, w zależności od stopnia zanieczyszczenia wody. Powinno być jednak również brane pod uwagę powiększenie tego czasu. W odmianie rozwiązania konstrukcyjnego urządzenia według wynalazku jest przewidziany zegar sygnalizacyjny, który po upływie czasu przewidzianego na uzdatnienie wody zawiadomi użytkownika, na przykład impulsem optycznym.

W praktycznym zastosowaniu urządzenie według wynalazku okazało się skuteczne nie tylko w zastosowaniu do bakterii typu E-Coli, salmonelli, ligionelli, Enterocos, Pseudomonasas Aerogenosa, Staphylococcus i temu podobnych, ale również w zastosowaniu do jednokomórkowców, pasożytów, bakterii i wirusów.

PL 202 453 B1

W praktycznym zastosowaniu urządzenie uzupełnione filtrem okazało się przydatne do usuwania metali ciężkich, ołowiu, kadmu, cynku, miedzi, arsenu i innych, azotanów, siarczanów, węglowodanów, chloru, związków organicznych chloru, pestycydów i temu podobnych.

W innym korzystnym rozwiązaniu konstrukcyjnym według wynalazku zbiornik 10 jest wypełniony częściowo albo całkowicie materiałem filtracyjnym, zapewniając oprócz odkażania również filtrowanie wody.

Materiał filtracyjny winien być rozdrobniony względnie spiekany, o ziarnistości od około 0,5 mm do 1,5 mm. Badania wykazały, że wlana do zbiornika zanieczyszczona woda zostaje całkowicie odkażona, zaś w materiale filtracyjnym nie stwierdzono obecności żywych bakterii. Ponadto istnieje potencjalna możliwość odkażania wkładów filtracyjnych, aby nie stanowiły one wylęgarni bakterii, względnie proces powlekania srebrem powierzchni ziaren. Ważne jest jednak, aby przebieg działania elektrolitycznego nie został zakłócony przez własności materiału filtracyjnego (zwłaszcza przy zastosowaniu węgla drzewnego). W takim przypadku celowe jest usytuowanie filtra z węgla drzewnego za urządzeniem.

Urządzenie według wynalazku jest korzystnie wyposażone w modułowe, równoległościenne zbiorniki, przy czym uzdatniana woda przepływa przez nie równocześnie względnie kolejno, umożliwiając przez to łatwe dostosowanie urządzenia do różnych jego zastosowań.

Figura 3 przedstawia prostopadłościenny zbiornik 50 w widoku z boku. Składa się on z kilku komór, które są ograniczone dnem 56, pokrywą 58 i bocznymi ściankami działowymi 52 i 54. Zanieczyszczona woda wpływa przez wlot 62, a następnie płynie kolejno w kierunku 64: do dołu, między ściankami działowymi 52 i 54, i w górę, między poszczególnymi komorami, po czym wypływa przez odpływ 66 w kierunku 60. Celem uniemożliwienia pozostawania pęcherzy powietrznych i gazowych ścianki działowe 52 i 54 nie sięgają do powierzchni pokrywy 58, pozostawiając szczelinę dla odpływu powietrza i gazów. Odpowietrzenie służy przede wszystkim do usuwania zalegających ilości utleniaczy anodowych.

Niektóre z komór są wyposażone w zespół elektrod składający się z trzech elektrod platynowych o średnicy korzystnie od 0,1 mm do 0,2 mm, między którymi woda przepływa w kierunku do góry. Elektrody są przyłączone do przedstawionego na fig. 3 źródła napięcia i otrzymują impuls przemienny o omówionym powyżej kształcie, przy czym zewnętrzne elektrody są przyłączone do jednego bieguna, a wewnętrzne elektrody do drugiego bieguna źródła 68 napięcia.

Przedstawiony na fig. 3 układ okazał się szczególnie korzystny, a elektrody wykazały swą największą skuteczność w strumieniu wody unoszącym się do góry.

Oprócz elektrod platynowych mogą być również stosowane wymienne pręty albo wkłady grafitowe o średnicy od 0,1 mm do 2 mm, korzystnie 0,5 mm.

W szczególnie korzystnym alternatywnym rozwiązaniu konstrukcyjnym urządzenia według wynalazku możliwe jest umieszczenie elektrod na ściankach komór zbiornika, na przykład przez ich metalizowanie ścian, co zapewnia zwiększoną wytrzymałość ścianek i wykorzystanie ich jako nośników elektrod. Ze względu na korzystne automatyczne wytwarzanie zbiorników możliwe jest zastosowanie ich ścianek w postaci elementów szklanych z naniesionymi strukturami elektrod i przewodników.

W innym rozwiązaniu konstrukcyjnym budowy modułowej, w układzie podobnym do przedstawionego na fig. 3, zbiorniki o długości od 3 cm do 30 cm, wysokości od 5 cm do 15 cm i grubości od 20 mm do 50 mm są usytuowane równolegle i albo równocześnie, albo kolejno są zasilane wodą. Możliwe jest wówczas proste i tanie wytwarzanie takich zbiorników o typowej wielkości i dostosowanie urządzenia do miejscowych wymagań.

W innym, jeszcze korzystniejszym rozwiązaniu konstrukcyjnym urządzenia według wynalazku możliwe są różne jego modyfikacje, na przykład kształtu zbiorników, które mogą mieć przekrój kołowy, prostokątny, eliptyczny itd. Elektrody mogą być usytuowane w zbiorniku w różnych miejscach, stanowiących na przykład część ścianek zbiorników, w postaci naniesionej na nie siatki z włókien węglowych, względnie mieć postać folii platynowej.

Elektrody mogą być ewentualnie oddzielone od ośrodka na przykład za pomocą membran przepuszczalnych dla jonów.

Ustalono doświadczalnie, że efekt odkażania może zostać powiększony przez oddziaływanie ciśnienia albo nadmuchiwania zbiorników w określonym przedziale czasu.

Duże różnice przewodności wody mogą być wykorzystane do jej uzdatniania przez dodawanie tworzących dodatkowe jony soli kuchennej, soli potasu albo magnezu, jednakże większa przewodność wody wymaga stosowania elektrod o specjalnych kształtach.

Jeżeli uzdatniana woda jest ekstremalnie silnie zanieczyszczona biologicznie, możliwe jest dołączenie przed oraz ewentualnie za urządzeniem według wynalazku dodatkowych stopni klarowania, kłaczkowania oraz ewentualnie napowietrzania, jak również filtrowania.

PL 202 453 B1

Jeżeli główne zastosowania urządzenia wymagają, aby było ono przenośne, można wówczas stosować odpowiednio niskie napięcie, przy czym urządzenie takie, wyposażone w dodatkowy transformator oraz prostownik może być również stacjonarne. W takim przypadku zbiornik urządzenia jest korzystnie wyposażony w chłodziarkę, stwarzając dalsze, korzystne pod względem higieny warunki działania.

Należy podkreślić, że w urządzeniu według wynalazku uniemożliwione jest wydzielanie utleniaczy anodowych, zwłaszcza chloru. Efekt ten jest spowodowany automatycznym nastawianiem impulsu przemiennego w zależności od aktualnej przewodności wody, dzięki czemu w przypadku zastosowania urządzenia przepływowego - woda po przepłynięciu staje się pitna.

Badania zawartości chloru, względnie wydzielania chloru wykazały, że w przefiltrowanej wodzie nie został wykryty wolny chlor, nawet gdy przed uzdatnianiem zanieczyszczona woda zawierała około 10 mg chlorków na litr wody. Dopiero dla wody zanieczyszczonej bakteriami z dużą zawartością chlorków, wynoszącą powyżej 120 mg chlorków na litr wody, po jej przejściu przez urządzenie według wynalazku wykryto mniej niż 0,1 mg wolnego chloru na litr wody, co jest wartością wielookrotnie niższą od dopuszczalnej zawartości chloru wodzie pitnej.

Claims (11)

1. Urządzenie do uzdatniania wody, zwłaszcza do jej odkażania oraz ewentualnie sterylizacji, oraz zabijania mikroorganizmów, wyposażone w zbiornik, do którego doprowadzana jest woda przeznaczona do uzdatnienia oraz umieszczony w tym zbiorniku zespół elektrod, przyłączony do umieszczonego na zewnątrz zbiornika generatora impulsów przekazywanych do tego zespołu elektrod, znamienne tym, że jego generator (14) impulsów przemiennych, o maksymalnej amplitudzie mniejszej od 50 V i o częstotliwości impulsu zawartej w zakresie od 1 kHz do 5000 kHz, zwłaszcza od 5 kHz do 50 kHz, zasilany prądem o niskim napięciu, jest zaopatrzony w elementy regulacyjne do automatycznej zmiany maksymalnej amplitudy impulsu, kierunku tej amplitudy oraz ewentualnie stosunku czasu trwania impulsu do czasu przerwy, w zależności od przewodności uzdatnianej wody, przy czym zbiornik (10) i generator (14) impulsów tworzą zwartą konstrukcję, zaś zespół elektrod (12) jest zaopatrzony przynajmniej w jedną elektrodę w postaci drutu lub pręta, względnie stanowiącą warstwę przewodzącą na wewnętrznej ściance zbiornika (10).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że generowany przez generator (14) elektryczny impuls przemienny zawiera składową o napięciu wyprostowanym i ma korzystnie postać impulsu wyprostowanego o napięciu przemiennym.

3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zbiornik (10) i generator (14) impulsów stanowią zespół przystosowany do przenoszenia ręcznego.

4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że zespół elektrod (12) jest wyposażony w elektrody, mające postać odcinków drutu o maksymalnej średnicy 0,5 mm, korzystnie 0,1 mm.

5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zespół elektrod (12) jest wykonany z materiału zawierającego magnez.

6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że jest wyposażone w elementy filtracyjne umieszczone na wlocie (16, 62) oraz ewentualnie wylocie (66) wody z urządzenia.

7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że jego zbiornik (10) jest przynajmniej częściowo wypełniony materiałem filtracyjnym i pełni równocześnie funkcję filtra, przy czym umieszczony w zbiorniku zespół elektrod służy do odkażania oraz ewentualnie sterylizacji filtra.

8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że jego zbiornik (10) stanowi zbiornik przepływowy.

9. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że jest wyposażone w dodatkowy zespół elektrod, zasilany oddzielnym napięciem stałym względnie zmiennym oraz w elektrody wykonane z materiału zawierającego węgiel, magnez oraz ewentualnie metal szlachetny.

10. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że jest wyposażone w modułowe, korzystnie równoległościenne zbiorniki (50), przez które równocześnie względnie kolejno przepływa uzdatniana woda.

11. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że elektryczny generator (14) impulsów jest połączony z zaprogramowanym czasowo sterownikiem, który jest wyposażony w programator regulujący czas wysyłania impulsów elektrycznych.