RU2435735C1 - Device for liquid purification (versions), liquid-purifying installation (versions) and device application in liquid-purifying installations - Google Patents
Device for liquid purification (versions), liquid-purifying installation (versions) and device application in liquid-purifying installations Download PDFInfo
- Publication number
- RU2435735C1 RU2435735C1 RU2010113368/05A RU2010113368A RU2435735C1 RU 2435735 C1 RU2435735 C1 RU 2435735C1 RU 2010113368/05 A RU2010113368/05 A RU 2010113368/05A RU 2010113368 A RU2010113368 A RU 2010113368A RU 2435735 C1 RU2435735 C1 RU 2435735C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- membrane
- space
- cleaning liquid
- control unit
- disinfecting agent
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/4606—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods for producing oligodynamic substances to disinfect the water
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
- B01D2311/26—Further operations combined with membrane separation processes
- B01D2311/2649—Filtration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
- B01D2311/26—Further operations combined with membrane separation processes
- B01D2311/2684—Electrochemical processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
- B01D2311/26—Further operations combined with membrane separation processes
- B01D2311/2692—Sterilization
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
- B01D2313/34—Energy carriers
- B01D2313/345—Electrodes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/008—Control or steering systems not provided for elsewhere in subclass C02F
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/002—Construction details of the apparatus
- C02F2201/006—Cartridges
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2303/00—Specific treatment goals
- C02F2303/04—Disinfection
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ГРУППА ИЗОБРЕТЕНИЙFIELD OF THE INVENTION
Заявляемая группа изобретений относится к очистке жидкости, а именно питьевой воды, в частности к обеспечению микробиологической безопасности водоочистных установок, содержащих мембранные фильтрующие элементы и устройства для очистки жидкости мембранного типа, за счет поддержания бактериостатических условий в объеме водоочистных установок.The claimed group of inventions relates to the purification of liquids, namely drinking water, in particular, to ensure the microbiological safety of water treatment plants containing membrane filter elements and devices for cleaning membrane-type liquids by maintaining bacteriostatic conditions in the volume of water treatment plants.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
В настоящее время мембранные методы очистки воды становятся наиболее популярными в области бытовой водоочистки. Мембранные методы являются, так называемыми, барьерными сепарационными методами, т.е. разделение компонентов многокомпонентных смесей (растворов) при контакте с мембраной происходит в результате различий в проницаемости мембраны по отношению к компонентам смесей (растворов). В зависимости от механизма, по которому обеспечивается различная проницаемость мембран по отношению к различным компонентам многокомпонентной смеси (растворимым, нерастворимым, низкомолекулярным, высокомолекулярным, находящимся в ионной, молекулярной и т.д. формах, бактериальным клеткам и спорам, вирусам), различают микрофильтрационные, ультрафильтрационные, нанофильтрационные и обратноосмотические методы мембранной очистки.Currently, membrane water treatment methods are becoming the most popular in the field of household water treatment. Membrane methods are the so-called barrier separation methods, i.e. separation of the components of multicomponent mixtures (solutions) upon contact with the membrane occurs as a result of differences in membrane permeability with respect to the components of the mixtures (solutions). Depending on the mechanism by which different permeability of membranes is provided with respect to various components of a multicomponent mixture (soluble, insoluble, low molecular weight, high molecular weight, located in ionic, molecular, etc. forms, bacterial cells and spores, viruses), microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration and reverse osmosis methods of membrane cleaning.
При фильтрации обсемененных бактериальными клетками вод мембраны любого типа способны в той или иной степени отсекать бактериальные клетки и не позволять им проникать в очищенную воду. В зависимости от особенностей организации потока жидкости в мембранном модуле бактериальные клетки задерживаются мембраной или в предмембранном пространстве, либо частично выносятся потоком фильтруемой жидкости за пределы мембранного модуля. Осевшие и закрепившиеся на мембране клетки образуют так называемый биофильм - пленку, представляющую собой агрегативный комплекс, состоящий из бактериальных клеток, связанных друг с другом и с поверхностью мембраны за счет адгезионных сил.When filtering water contaminated with bacterial cells, membranes of any type are capable of cutting off bacterial cells to one degree or another and preventing them from entering the purified water. Depending on the features of the organization of the fluid flow in the membrane module, the bacterial cells are retained by the membrane either in the pre-membrane space, or are partially carried out by the filtered fluid flow outside the membrane module. The cells that have settled and fixed on the membrane form the so-called biofilm — a film, which is an aggregate complex consisting of bacterial cells connected to each other and to the membrane surface due to adhesive forces.
Существуют три механизма проникновения бактериальных клеток в постмембранное пространство и в конечном итоге в очищенную воду:There are three mechanisms for the penetration of bacterial cells into the post-membrane space and ultimately into purified water:
1) неполное отсечение бактериальной суспензии мембраной, приводящее к проникновению части бактериальных клеток через поры или каналы в толще мембраны (естественные поры большого диаметра или, например, разрывы и иные повреждения целостности мембраны).1) incomplete cut-off of the bacterial suspension by the membrane, leading to the penetration of part of the bacterial cells through the pores or channels into the thickness of the membrane (natural pores of large diameter or, for example, tears and other damage to the integrity of the membrane).
2) миграция бактериальных клеток из свободного объема магистрали очищенной воды, находящейся за мембраной.2) the migration of bacterial cells from the free volume of the line of purified water located behind the membrane.
3) прорастание бактериальной колонии, закрепившейся на поверхности мембраны, через поры мембраны из области, граничащей с неочищенной водой, сопровождающееся физическим проникновением бактериальных клеток в область очищенной воды.3) the germination of a bacterial colony, fixed on the surface of the membrane, through the pores of the membrane from the area bordering the untreated water, accompanied by the physical penetration of bacterial cells into the area of purified water.
При централизованной подготовке питьевой водопроводной воды на станциях водоочистки обеззараживание достигается за счет применения различных бактерицидных агентов - активного хлора, диоксида хлора, хлораминов, озона. Применение в бытовых фильтрах для воды традиционных адсорбентов на основе активированных углей приводит к поглощению активного хлора и прочих агентов, обладающих бактерицидной активностью, еще на стадии предварительной очистки. Таким образом, мембранные модули, которые традиционно используются на завершающих ступенях очистки, требуют обеспечения бактериостатических условий для своего функционирования, поскольку мембрана может подвергаться риску неконтролируемого бактериального зарастания и проникновения бактериальных клеток в заполненное жидкостью постмембранное пространство, которое в этом случае становится источником вторичного бактериального загрязнения.With the centralized preparation of drinking tap water at water treatment plants, disinfection is achieved through the use of various bactericidal agents - active chlorine, chlorine dioxide, chloramines, ozone. The use of traditional activated carbon adsorbents in household water filters leads to the absorption of active chlorine and other agents with bactericidal activity, even at the preliminary purification stage. Thus, membrane modules, which are traditionally used at the final stages of purification, require bacteriostatic conditions for their functioning, since the membrane may be at risk of uncontrolled bacterial overgrowth and penetration of bacterial cells into the fluid-filled post-membrane space, which in this case becomes a source of secondary bacterial contamination.
Традиционным режимом работы систем бытовой водоочистки является периодический режим, когда фазы работы установки для очистки жидкости чередуются с фазами перерыва в фильтрации (простоя), причем продолжительность активной фазы работы установки значительно уступает продолжительности фазы простоя. В случае продолжительных перерывов в фильтрации жидкости возникают благоприятные условия для роста и размножения бактерий благодаря отсутствию фона антибактериальных агентов. При этом особой опасности бактериальной контаминации подвергается мембрана и постмембранное пространство. В силу конструктивных особенностей водоочистителей, имеющих в своем составе мембранные модули, постмембранное пространство на стороне очищенной воды всегда имеет определенный небольшой свободный объем, в котором возможно нежелательное и неконтролируемое размножение бактерий при их попадании в этот объем. При особо неблагоприятных условиях возможно даже образование биофильма на поверхности мембраны и всех ограничивающих поверхностях.The traditional mode of operation of household water purification systems is a periodic mode, when the phases of the installation for liquid purification alternate with phases of interruption in filtration (downtime), and the duration of the active phase of the installation is significantly less than the duration of the idle phase. In the case of prolonged interruptions in fluid filtration, favorable conditions arise for the growth and reproduction of bacteria due to the absence of a background of antibacterial agents. In this case, the membrane and the post-membrane space are exposed to special danger of bacterial contamination. Due to the design features of water purifiers incorporating membrane modules, the post-membrane space on the side of treated water always has a certain small free volume in which undesirable and uncontrolled propagation of bacteria is possible when they enter this volume. Under especially unfavorable conditions, even the formation of a biofilm on the membrane surface and all bounding surfaces is possible.
Из уровня техники известно устройство по патенту РФ №2190573 (опубл. 10.10.2002 г., C02F 1/467) для обработки водных растворов ионами металлов и приготовления бактерицидных растворов, состоящее из двух электродов, выполненных из металлов с различными электрохимическими потенциалами, в котором образование бактерицидно-активных ионов металла происходит за счет образования гальванической пары и преимущественного электрохимического растворения более активного металла без источника питания. Недостатком данного устройства является принципиальная невозможность регулирования концентрации ионов металла в растворе, которая может варьироваться в широких пределах в зависимости от окислительно-восстановительного потенциала воды, времени обработки и т.д.The prior art device according to RF patent No. 2190573 (publ. 10.10.2002,
В соответствии с патентом РФ №2217386 (опубл. 27.11.2003 г., C02F 1/467) известен способ обеззараживания воды и устройство для его осуществления, в котором электролитическое дозирование серебра осуществляется по сигналу от датчика электропроводности. Недостатком данного изобретения является невозможность точного дозирования бактерицидных ионов из-за нестационарности процесса электролитического обогащения серебром, параметры которого определяются, например, скоростью фильтрации, которые приведенный способ и устройство не учитывают в своей работе, Кроме того, приведенная в описании изобретения компактная электрометрическая схема при рекомендуемых санитарных нормах на концентрацию ионов серебра не способна обеспечить точную оценку концентрации ионов, выделенных в результате электролиза.In accordance with the patent of the Russian Federation No. 2217386 (publ. November 27, 2003, C02F 1/467) there is a known method of disinfecting water and a device for its implementation, in which electrolytic dosing of silver is carried out by a signal from a conductivity sensor. The disadvantage of this invention is the impossibility of accurate dosing of bactericidal ions due to the non-stationary process of electrolytic enrichment with silver, the parameters of which are determined, for example, by the filtration rate, which the above method and device do not take into account in their work. In addition, the compact electrometric circuit described in the invention sanitary standards for the concentration of silver ions is not able to provide an accurate estimate of the concentration of ions released as a result of electrolysis.
В соответствии с заявкой KR 20040083574 (опубл. 06.10.2004 г., B01D 65/02, 65/00) предложен половолоконный мембранный фильтр, обеспечивающий защиту от биологического обрастания мембраны с использованием мешочка с твердым антибактериальным компонентом. Недостатком данного изобретения является невозможность контроля концентрации бактерицидного компонента и нестабильность его выделения во времени.In accordance with the application KR 20040083574 (publ. 06.10.2004, B01D 65/02, 65/00) a hollow fiber membrane filter is proposed that provides protection against biological fouling of the membrane using a bag with a solid antibacterial component. The disadvantage of this invention is the inability to control the concentration of the bactericidal component and the instability of its allocation over time.
В соответствии с заявкой KR 20040074362 (опубл. 25.08.2004 г., В01D 69/00) предложен половолоконный мембранный фильтр, бактерицидность которого достигается за счет введения твердых бактерицидных материалов внутрь полых волокон. Очевидным недостатком данного изобретения является резкое снижение проницаемости полых волокон за счет существенного уменьшения сечения и блокирования пор частицами антибактериальных материалов. Кроме того, не обеспечивается стабильного во времени выделения бактерицидных материалов в воду.In accordance with the application KR 20040074362 (published on 08.25.2004, B01D 69/00) a hollow fiber membrane filter is proposed, the bactericidal effect of which is achieved by introducing solid bactericidal materials inside the hollow fibers. An obvious disadvantage of this invention is a sharp decrease in the permeability of hollow fibers due to a significant reduction in cross-section and blocking of pores by particles of antibacterial materials. In addition, a time-stable release of bactericidal materials into water is not provided.
В патенте JP 8206467 (опубл. 13.08.1996 г., B01D 63/02, C02F 1/44, 1/50) описано применение серебросодержащего цеолита, внесенного в слой волокнистой структуры, находящейся на выходе мембранного модуля. К недостаткам данного изобретения можно отнести неравномерность выделения серебра из фазы цеолита со временем и повышение сопротивления потоку вследствие использования волокнистого слоя.JP 8206467 (publ. 08/13/1996, B01D 63/02,
Наиболее близким аналогом устройства для очистки жидкости является патент JP 2007237164 (опубл. 20.09.2007, B01J 20/20, C02F 1/28, 1/44, 1/50), где описан модуль (устройство) к установке для очистки жидкости, в котором концентрация антибактериального агента может поддерживаться на заданном уровне в течение ресурса модуля, а именно периода использования фильтрационной среды, посредством которого ограничивается размножение бактерий. Техническое решение осуществляется при помощи оснащения модуля адсорбционной частью, половолоконным мембранным модулем и антибактериальной частью, которая расположена на выходе половолоконного мембранного модуля, и куда помещен антибактериальный материал, содержащий ионы металлов. Недостатком аналога является отсутствие возможности каким-либо образом контролировать концентрацию ионов металла в зависимости от свойств воды, ее солевого состава, температуры, что может привести как к недостаточному бактерицидному действию ионов металла в одних условиях, так и к выделению физиологически опасных концентраций в других условиях. Кроме того, в потоке воды будет также происходить неконтролируемое выделение ионов металла из антибактериального материала, что приводит к нерациональному использованию материала и значительному снижению ресурса устройства (прототип).The closest analogue of the device for cleaning liquid is patent JP 2007237164 (publ. 09/20/2007, B01J 20/20,
Наиболее близким аналогом установки для очистки жидкости является патент JP 2007167785 (опубл. 05.07.2007 г., B01D 29/11, C02F 1/28, 1/44, 1/46, 1/50), в котором описана установка для очистки жидкости, состоящая из блока предварительной очистки, блока мембранной очистки, блока электрохимического дозирования серебра, накопительного бака для очищенной жидкости, блока управления, датчика потока и источника питания. Продление срока службы нанофильтрационных или обратноосмотических мембран и предотвращение контаминации накопительного бака бактериями, при наличии блока предварительной очистки на основе активированного угля импрегнированного серебром, обеспечивается за счет установки на трубопроводе между мембранным модулем и накопительным баком блока электрохимического дозирования серебра, управляемого в соответствии с данными, получаемыми от датчика потока. Недостатком аналога является возможность использования устройства только в режиме потока, то есть только тогда, когда осуществляется фильтрация воды, что не дает возможности обработки поверхности самой мембраны бактерицидными ионами для предотвращения образования биопленки и приводит к малоэффективному и неэкономичному расходованию серебра, поскольку вся профильтрованная вода насыщается ионами серебра. Кроме того, достижение бактерицидно-активных концентраций ионов серебра требует высокого расхода материала электрода (прототип).The closest analogue of the installation for liquid purification is patent JP 2007167785 (published on July 5, 2007, B01D 29/11,
Анализ современного уровня техники показывает, что известные технические решения не обеспечивают удобной и эффективной (экономичной) эксплуатации устройств очистки питьевой воды, позволяющих не допускать размножения бактерий в объеме пространства после фильтрационной мембраны.An analysis of the current level of technology shows that the known technical solutions do not provide a convenient and efficient (economical) operation of drinking water purification devices that prevent bacteria from multiplying in the volume of space after the filtration membrane.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Общей задачей группы изобретений и требуемым техническим результатом, достигаемым при использовании группы изобретений, является разработка нового устройства для очистки жидкости, установки для очистки жидкости, в частности питьевой воды, и продление срока эксплуатации, используемых в устройстве и установке мембранных фильтрующих элементов или мембраны.The general objective of the group of inventions and the required technical result achieved by using the group of inventions is to develop a new device for cleaning liquid, installation for cleaning liquid, in particular drinking water, and to extend the life of the device used and the installation of membrane filter elements or membranes.
Поставленная задача и требуемый технический результат при использовании группы изобретений достигается тем, что устройство для очистки жидкости (вариант 1), включающее мембрану в корпусе, отделяющую пространство до мембраны с неочищенной жидкостью от постмембранного пространства с очищенной жидкостью, и снабженное по меньшей мере одним средством дозирования обеззараживающего агента, согласно изобретению в качестве средства дозирования используют электрохимическое средство контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента в постмембранное пространство с очищенной или/и пространство до мембраны с неочищенной жидкостью в непроточном (статическом) режиме, причем электроды электрохимического средства контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента частично размещены в постмембранном пространстве с очищенной или/и пространстве до мембраны с неочищенной жидкостью, где максимальная часть электродов размещена в постмембранном пространстве с очищенной или/и пространстве до мембраны с неочищенной жидкостью, и тем, что электроды размещены в объеме постмембранного пространства, а именно в корпусе устройства или во фланце корпуса устройства, и тем, что как минимум один электрод размещен в пространстве перед мембраной и как минимум один - в объеме, непосредственно примыкающем к мембране постмембранного пространства, при этом как минимум один электрод размещен в пространстве перед мембраной, а именно в корпусе устройства, и как минимум один - в объеме, непосредственно примыкающем к мембране постмембранного пространства, а именно в корпусе устройства или во фланце корпуса устройства, и тем, что электроды выполнены из серебра, меди, цинка и других металлов, обладающих бактерицидными свойствами, или их сплавов, и тем, что устройство дополнительно снабжено нагревательным элементом, а в его корпусе дополнительно размещен угольный фильтрующий элемент, причем мембрана дополнительно заключена в отдельный мембранный корпус, и тем, что электроды размещены в корпусе мембраны, при этом максимальная часть электродов размещена в постмембранном пространстве с очищенной жидкостью или и пространстве до мембраны с неочищенной жидкостью.The task and the required technical result when using the group of inventions is achieved by the fact that the device for cleaning liquid (option 1), comprising a membrane in the housing, separating the space to the membrane with the crude liquid from the post-membrane space with the purified liquid, and equipped with at least one metering device the disinfecting agent according to the invention as a means of dispensing use an electrochemical means of time-controlled dispensing of disinfectant ions agent into the post-membrane space with purified and / or space to the membrane with the crude liquid in a non-flowing (static) mode, and the electrodes of the electrochemical means of the time-controlled dosing of ions of the disinfecting agent are partially placed in the post-membrane space with the purified and / or space to the membrane with the crude liquid , where the maximum part of the electrodes is placed in the post-membrane space with purified and / or space up to the membrane with the crude liquid, and the fact that childbirth is placed in the volume of the post-membrane space, namely, in the device body or in the flange of the device body, and by the fact that at least one electrode is placed in the space in front of the membrane and at least one in the volume directly adjacent to the membrane of the post-membrane space, at least one electrode is placed in the space in front of the membrane, namely in the device body, and at least one in the volume directly adjacent to the membrane of the post-membrane space, namely in the device body or in the flange e the case of the device, and the fact that the electrodes are made of silver, copper, zinc and other metals with bactericidal properties, or their alloys, and the fact that the device is additionally equipped with a heating element, and a carbon filter element is additionally placed in its case, the membrane additionally enclosed in a separate membrane housing, and the fact that the electrodes are placed in the membrane housing, while the maximum part of the electrodes is placed in the post-membrane space with purified liquid or and the space to the membrane s from the crude liquid.
Поставленная задача и требуемый технический результат при использовании группы изобретений также достигаются тем, что устройство для очистки жидкости (вариант 2), включающее мембрану в корпусе, отделяющую пространство до мембраны с неочищенной жидкостью от постмембранного пространства с очищенной жидкостью, и снабженное по меньшей мере одним средством дозирования обеззараживающего агента, согласно изобретению в качестве средства дозирования используют электрохимическое средство контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента в постмембранное пространство с очищенной или/и пространство до мембраны с неочищенной жидкостью в непроточном (статическом) режиме, причем электроды электрохимического средства контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента частично размещены в постмембранном пространстве с очищенной или/и пространстве до мембраны с неочищенной жидкостью, при этом в корпусе устройства дополнительно размещен угольный фильтрующий элемент, и тем, что мембрана дополнительно заключена в отдельный мембранный корпус, и тем, что максимальная часть электродов размещена в постмембранном пространстве с очищенной или/и пространстве до мембраны с неочищенной жидкостью, и тем, что электроды размещены в объеме постмембранного пространства, а именно в корпусе устройства или во фланце корпуса устройства, и тем, что как минимум один электрод размещен в пространстве перед мембраной, и как минимум один - в объеме, непосредственно примыкающем к мембране постмембранного пространства, при этом как минимум один электрод размещен в пространстве перед мембраной, а именно в корпусе устройства или в корпусе мембраны, и как минимум один - в объеме, непосредственно примыкающем к мембране постмембранного пространства, а именно во фланце корпуса устройства, и тем, что электроды размещены в корпусе мембраны, при этом максимальная часть электродов размещена в постмембранном пространстве с очищенной жидкостью или и пространстве до мембраны с неочищенной жидкостью, и тем, что электроды выполнены из серебра, меди, цинка и других металлов, обладающих бактерицидными свойствами, или их сплавов, и тем, что устройство дополнительно снабжено нагревательным элементом.The task and the required technical result when using the group of inventions are also achieved by the fact that the liquid purification device (option 2), comprising a membrane in the housing, separating the space to the membrane with the crude liquid from the post-membrane space with the purified liquid, and equipped with at least one means dosing of a disinfecting agent according to the invention as a means of dispensing use an electrochemical means of a time-controlled dosing of disinfection ions the living agent into the post-membrane space with the purified and / or space to the membrane with the crude liquid in a non-flowing (static) mode, and the electrodes of the electrochemical means of the time-controlled dosing of ions of the disinfecting agent are partially placed in the post-membrane space with the purified and / or space to the membrane with the crude liquid , while in the housing of the device an additional carbon filter element is additionally placed, and the fact that the membrane is additionally enclosed in a separate membrane to casing, and the fact that the maximum part of the electrodes is placed in the post-membrane space with cleaned and / or space up to the membrane with the crude liquid, and the fact that the electrodes are placed in the volume of the post-membrane space, namely in the device body or in the flange of the device casing, and that at least one electrode is placed in the space in front of the membrane, and at least one electrode is in the volume immediately adjacent to the membrane of the post-membrane space, while at least one electrode is placed in the space in front of the membrane, namely in the device case or in the membrane case, and at least one in the volume directly adjacent to the membrane of the post-membrane space, namely, in the flange of the device case, and the fact that the electrodes are placed in the membrane case, while the maximum part of the electrodes is placed in the post-membrane space with purified liquid or space to a membrane with raw liquid, and the fact that the electrodes are made of silver, copper, zinc and other metals having bactericidal properties, or their alloys, and that TVO is further provided with a heating element.
Поставленная задача и требуемый технический результат при использовании группы изобретений также достигаются тем, что установка для очистки жидкости (вариант 1), включающая блок мембранной очистки, электрохимическое средство контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента, блок управления, средство подачи сигнала на блок управления и источник питания, согласно изобретению в качестве блока мембранной очистки используют устройство для очистки жидкости, выполненное по варианту 1, выход которого соединен с входом средства подачи сигнала на блок управления, при этом выход электрохимического средства контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента соединен с входом блока управления, выполненного с возможностью задания последовательности и временных режимов работы электрохимического средства контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента в непроточном (стационарном) режиме, выход блока управления соединен с входом источника питания, а блок управления и средство подачи сигнала на блок управления соединены между собой, и тем, что средство подачи сигнала на блок управления используют в качестве средства подачи сигнала на блок управления об отсутствии потока жидкости в установке, при этом блок управления выполнен с возможностью задания временных режимов работы электрохимического средства контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента в зависимости от электропроводности жидкости, и с дополнительной возможностью периодически изменять полярность электрического тока (напряжения), подаваемого на электрохимическое средство контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента, и тем, что электрохимическое средство контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента используют дополнительно в проточном режиме (режиме фильтрации жидкости), при этом установка дополнительно снабжена датчиком расхода жидкости.The task and the required technical result when using the group of inventions are also achieved by the fact that the installation for liquid purification (option 1), including a membrane cleaning unit, an electrochemical means of time-controlled dosing of ions of a disinfecting agent, a control unit, a signal supply to the control unit and the source power supply, according to the invention as a membrane cleaning unit using a device for cleaning liquid, made according to
Поставленная задача и требуемый технический результат при использовании группы изобретений также достигаются тем, что установка для очистки жидкости (вариант 2), включающая блок мембранной очистки, электрохимическое средство контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента, блок управления, средство подачи сигнала на блок управления и источник питания, согласно изобретению в качестве блока мембранной очистки используют устройство для очистки жидкости, выполненное по варианту 2, выход которого соединен с входом средства подачи сигнала на блок управления, при этом выход электрохимического средства контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента соединен с входом блока управления, выполненного с возможностью задания последовательности и временных режимов работы электрохимического средства контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента в непроточном (стационарном) режиме, выход блока управления соединен с входом источника питания, а блок управления и средство подачи сигнала на блок управления соединены между собой, и тем, что средство подачи сигнала на блок управления используют в качестве средства подачи сигнала на блок управления об отсутствии потока жидкости в установке, при этом блок управления выполнен с возможностью задания временных режимов работы электрохимического средства контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента в зависимости от электропроводности жидкости, и с дополнительной возможностью периодически изменять полярность электрического тока, подаваемого на электрохимическое средство контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента, и тем, что электрохимическое средство контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента используют дополнительно в проточном режиме (режиме фильтрации жидкости), при этом установка дополнительно снабжена датчиком расхода жидкости.The task and the required technical result when using the group of inventions are also achieved by the fact that the installation for liquid purification (option 2), including a membrane cleaning unit, an electrochemical means of time-controlled dosing of ions of a disinfecting agent, a control unit, a means for supplying a signal to the control unit and a source power supply, according to the invention as a membrane cleaning unit using a device for cleaning liquid, made according to
В устройстве для очистки жидкости, выполненном по первому и второму вариантам, в качестве мембранного фильтрующего элемента возможно использование микрофильтрационных, ультрафильтрационных, нанофильтрационных и обратноосмотических мембран, что позволяет применять устройство для очистки жидкости в соответствующих мембранных установках, а также в мембранных системах очистки жидкости.In the device for liquid purification, made according to the first and second variants, it is possible to use microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration and reverse osmosis membranes as a membrane filter element, which makes it possible to use the device for liquid purification in the corresponding membrane installations, as well as in membrane liquid purification systems.
Отличительной особенностью заявляемой группы изобретений является обеспечение предотвращения роста и размножения бактерий на поверхности мембраны, за счет того, что новое устройство для очистки жидкости снабжено электрохимическим средством контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента, выполненным с возможностью создания высоких действующих концентраций ионов металлов, обладающих бактерицидной и бактериостатической активностью, в ограниченном малом объеме, непосредственно примыкающем к мембране на стороне очищенной или/и неочищенной жидкости, путем контролируемого электрохимического растворения электродов, изготовленных из соответствующих металлов или их сплавов. Поскольку устройство для очистки жидкости, в сравнении с ближайшим аналогом, выполнено таким образом, что стабильное и контролируемое электрохимическое растворение ионов металла осуществляется дозированно в ограниченную незначительным объемом область пространства в момент продолжительного прекращения фильтрации, то крайне незначительных количеств ионов металла электрода достаточно для подавления развития и формирования на поверхности используемых мембран бактерий и биологических пленок, что дает возможность рационально использовать сами электроды и экономично расходовать материал, из которого они изготовлены, что, в свою очередь, позволяет продлить срок эксплуатации мембранного фильтрующего элемента и значительно увеличить ресурс самого устройства. Также отличительной особенностью заявляемой группы изобретений является обеспечение возможности обработки поверхности самой мембраны бактерицидными ионами для предотвращения ее бактерицидного обрастания, за счет того, что новая установка, в отличие от прототипа, выполнена с возможностью использования устройства для очистки жидкости, в частности электрохимического средства контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента, в режиме отсутствия потока жидкости в установке, когда фильтрация воды не осуществляется, что, в свою очередь, также позволяет продлить срок эксплуатации используемых в устройстве и установке мембранных фильтрующих элементов или мембраны и угольного элемента, например карбонблока.A distinctive feature of the claimed group of inventions is to prevent the growth and multiplication of bacteria on the membrane surface, due to the fact that the new device for cleaning liquid is equipped with an electrochemical means of time-controlled dosing of ions of a disinfecting agent, made with the possibility of creating high effective concentrations of metal ions with bactericidal and bacteriostatic activity, in a limited small volume, directly adjacent to the membrane on the side not purified and / or crude liquid, controlled by electrochemical dissolution of the electrode made from the corresponding metals or alloys thereof. Since the liquid purification device, in comparison with the closest analogue, is designed in such a way that stable and controlled electrochemical dissolution of metal ions is metered into a limited area of space at the time of prolonged cessation of filtration, extremely small amounts of electrode metal ions are sufficient to suppress the development and the formation on the surface of the used membranes of bacteria and biological films, which makes it possible to rationally use the electrodes themselves and the economical use of the material from which they are made, which, in turn, allows you to extend the life of the membrane filter element and significantly increase the life of the device itself. Also a distinctive feature of the claimed group of inventions is the possibility of treating the surface of the membrane itself with bactericidal ions to prevent its bactericidal fouling, due to the fact that the new installation, unlike the prototype, is configured to use a device for cleaning liquids, in particular, time-controlled electrochemicals dosing of ions of the disinfecting agent, in the absence of fluid flow in the installation, when water is not filtered That, in turn, also allows to extend the life of the device used in the installation and the membrane or membrane filter elements and charcoal element, e.g. karbonbloka.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Сущность группы изобретений поясняется чертежами. На Фиг.1 изображен общий вид устройства для очистки жидкости (электроды электрохимического средства контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента расположены во фланце корпуса устройства).The essence of the group of inventions is illustrated by drawings. Figure 1 shows a General view of a device for cleaning liquid (electrodes of an electrochemical means of time-controlled dosing of ions of a disinfecting agent are located in the flange of the device).
На Фиг.2 изображено устройство для очистки жидкости, включающее, наряду с мембраной, угольный фильтрующий элемент (электроды электрохимического средства контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента расположены во фланце корпуса устройства).Figure 2 shows a device for cleaning liquid, including, along with the membrane, a carbon filter element (electrodes of the electrochemical means of time-controlled dosing of ions of a disinfecting agent are located in the flange of the device casing).
На Фиг.3 изображена верхняя часть устройства для очистки жидкости, где один из электродов электрохимического средства контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента расположен в корпусе мембраны, а второй во фланце корпуса устройства.Figure 3 shows the upper part of the device for cleaning liquid, where one of the electrodes of the electrochemical means of the time-controlled dosing of ions of the disinfecting agent is located in the membrane body, and the second in the flange of the device body.
На Фиг.4 изображена верхняя часть устройства для очистки жидкости с нагревательным элементом, встроенным во фланец корпуса устройства (электроды электрохимического средства контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента расположены во фланце корпуса устройства).Figure 4 shows the upper part of the liquid purification device with a heating element integrated in the flange of the device casing (electrodes of the electrochemical means of time-controlled dosing of ions of the disinfecting agent are located in the flange of the device casing).
На Фиг.5 изображена общая схема конструкции электрохимической ячейки.Figure 5 shows the General design of the electrochemical cell.
На Фиг.6 изображена общая схема установки для очистки жидкости.Figure 6 shows the General scheme of the installation for cleaning liquid.
На Фиг.7 изображена схема установки с дополнительным нагревательным элементом в устройстве для очистки жидкости.Figure 7 shows the installation diagram with an additional heating element in the device for cleaning liquid.
На Фиг.8 изображена схема установки с датчиком расхода жидкости.On Fig shows a diagram of the installation with a fluid flow sensor.
На Фиг.9 изображена схема установки с блоком предварительной очистки.Figure 9 shows the installation diagram with the pre-cleaning unit.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
По первому варианту устройство для очистки жидкости состоит из корпуса 1, мембранного фильтрующего элемента 2, электрохимического средства контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента 3, состоящего как минимум из двух электродов 4 из металлов, например в виде электрохимической ячейки, и фланца 5 корпуса устройства (Фиг.1). Мембрана 2 размещена непосредственно в корпусе 1 устройства.According to the first embodiment, the liquid purification device consists of a
По второму варианту устройство для очистки жидкости состоит из корпуса 1, мембранного фильтрующего элемента 2, электрохимического средства контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента 3, состоящего как минимум из двух электродов 4 из металлов, например, в виде электрохимической ячейки, фланца 5 корпуса устройства, угольного фильтрующего элемента 6 и корпуса 7 мембраны (Фиг.2). Мембрана 2 дополнительно заключена в отдельный мембранный корпус 7. Угольный фильтрующий элемент 6 может быть выполнен, например, в виде карбонблока.According to the second variant, the liquid purification device consists of a
По первому и второму вариантам мембранный фильтрующий элемент 2 представляет собой плоскую, трубчатую или половолоконную микрофильтрационную, обратноосмотическую, ультрафильтрационную или нанофильтрационную мембрану. Устройство по первому и второму вариантам снабжено электрохимическим средством контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента 3, состоящим как минимум из двух электродов 4 из металлов, образующих при электролизе катионы с бактерицидным эффектом, например, в виде электрохимической ячейки. Схема конструкции электрохимической ячейки 3 приведена на Фиг.5. Электрохимическая ячейка 3 состоит из электродов 4, встроенных в токонепроводящий корпус 8, токоподводов 9 и защитной оболочки 10.According to the first and second options, the
В качестве корпуса 8 может быть использована, например, втулка, выполненная из полистирола. В общем случае, электроды могут не иметь втулки, в которую они вставлены, а быть вмонтированы, например, при отливке пластмассы во фланец корпуса устройства, который также для электродов будет являться токонепроводящим корпусом. Электроды 4 могут быть изготовлены в виде проволоки d=1 мм из различных металлов (или их сплавов), ионы которых обладают бактерицидным действием, например серебра, меди, цинка и других, в частности, дополнительного синергического эффекта можно достичь в том случае, если ионы этих металлов обладают различным механизмом действия на бактериальные клетки (например, серебро и медь). Токоподводы 9 могут быть изготовлены из подходящего металла, например из медной проволоки d=0.5 мм. Защитная оболочка 10, герметизирующая конструкцию и место спая электродов 4 и токоподводов 9, представляет собой полимерный материал, выполненный, например, из эпоксидного компаунда холодного отверждения. В общем случае защитная оболочка 10 может быть выполнена в виде трубки, изоляционной склейки или ленты.As the
Электрохимическое средство контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента 3 конструктивно выполнено таким образом, что минимальная часть электродов имеет защитную оболочку 10 и не контактирует с жидкостью. В минимальной части электродов 4, изолированно от контакта с жидкостью, находится место спая или сварки электродов 4 с токоподводом 9. Место спая или сварки электродов 4 с токопроводом 9 загерметизированно защитной оболочкой 10. Соответственно, максимальная часть электродов размещена в постмембранном пространстве с очищенной или/и пространстве до мембраны с неочищенной жидкостью. При этом максимальная часть электродов 4 способна непосредственно контактировать с жидкостью, что позволяет эффективно использовать площадь рабочей поверхности электродов и экономично расходовать материал электродов, тем самым способствуя продлению срока эксплуатации используемых в устройстве мембранных или мембранных и угольных фильтрующих элементов.The electrochemical means of time-controlled dosing of ions of the disinfecting
Электроды 4 электрохимического средства контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента 3, в зависимости от особенностей конструкции и геометрии устройства для очистки жидкости, могут быть размещены как в пространстве после мембраны, так и в пространствах до и после мембраны, в непосредственной близости от нее. Пространством до мембраны является пространство, расположенное с внешней стороны от стенки мембраны. Постмембранным пространством является пространство, расположенное с внутренней стороны от стенки мембраны. Таким образом, жидкость, находящаяся в контакте с внешней поверхностью стенки мембраны, т.е. не прошедшая фильтрацию, находится в пространстве до мембраны, а жидкость, находящаяся в контакте с внутренней поверхностью стенки мембраны, т.е. прошедшая фильтрацию, находится в постмембранном пространстве.The
При размещении электродов 4 электрохимического средства контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента 3 в пространстве после мембраны 2 по первому и второму вариантам они могут быть расположены во фланце 5 корпуса 1 устройства (Фиг.1, 2) или корпусе 1 устройства (на чертежах не показано), а также в корпусе 7 мембраны 2 (на чертежах не показано). В данном случае транспорт ионов металла к поверхности мембраны 2, приводящий к бактериостатическому эффекту будет осуществляться только за счет диффузионного механизма.When placing the
При размещении как минимум одного электрода 4 лектрохимического средства контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента 3 в пространстве перед мембраной 2 и как минимум одного - в объеме, непосредственно примыкающем к мембране 2 постмембранного пространства, появляется возможность осуществлять, помимо диффузионного, также принудительный транспорт ионов металла через фазу мембраны 2 за счет их миграции в электрическом поле. Это позволяет повысить эффективность процесса бактерицидной обработки мембраны 2, предотвратить образование биологической пленки на ее поверхности и, тем самым, повысить срок эксплуатации мембраны 2.By placing at least one
По обоим вариантам, один электрод 4 может быть размещен в пространстве перед мембраной 2, а именно в корпусе 1 устройства, а другой - в объеме, непосредственно примыкающем к мембране 2 постмембранного пространства, а именно во фланце 5 корпуса 1 устройства (на чертежах не показано).In both cases, one
По первому варианту один электрод 4 может быть размещен в пространстве перед мембраной 2, а именно в корпусе 1 устройства, а другой - в объеме, непосредственно примыкающем к мембране 2 постмембранного пространства, а именно в корпусе 1 устройства (на чертежах не показано).According to the first embodiment, one
По второму варианту один электрод 4 может быть размещен в пространстве перед мембраной 2, а именно, в корпусе 7 мембраны 2, а другой - в объеме, непосредственно примыкающем к мембране 2 постмембранного пространства, а именно во фланце 5 корпуса 1 устройства (Фиг.3).According to the second option, one
Устройство для очистки жидкости по любому из вариантов дополнительно может содержать нагревательный элемент 11, который, например, может быть встроен во фланец 5 корпуса 1 устройства (Фиг.4), корпус 7 или корпус 1 устройства (на чертежах не показано). Повышение температуры, производимое нагревательным элементом 11, приводит к повышению проницаемости бактериальных клеточных мембран и к повышению подвижности катионов за счет диффузии. Кроме того, значительное повышение температуры само по себе вызывает денатурацию белков и гибель бактерий. При этом нагрев небольшого объема воды не приводит к сколько-нибудь ощутимому повышению температуры во всем объеме фильтрующего устройства, т.е. не влияет на фильтрующие свойства устройства в целом. Нагрев воды в объеме постмембранного пространства может быть осуществлен, например, размещением в постмембранном пространстве нагревателя сопротивления (ТЭН), предназначенного для подсоединения к блоку управления.The liquid purification device according to any one of the options may further comprise a
Принцип работы устройства для очистки жидкости, содержащего электрохимическое средство контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента, заключается в осуществлении контролируемой электрохимической реакции растворения анода, выполненного из соответствующего металла. Это возможно благодаря тому, что количество ионов, переходящих в раствор при протекании электрохимической реакции растворения металлического анода, однозначно связано, в соответствии с Первым законом Фарадея, с силой тока и временем электролиза, и за счет поддержания, например при помощи блока управления, определенной силы тока в течение определенного промежутка времени можно добиться получения в заданном малом объеме пространства с жидкостью целевых бактерицидно-активных концентраций ионов металла.The principle of operation of a device for cleaning a liquid containing an electrochemical means of a time-controlled dosing of ions of a disinfecting agent is to carry out a controlled electrochemical reaction of dissolution of the anode made of the corresponding metal. This is possible due to the fact that the number of ions passing into the solution during the electrochemical dissolution of the metal anode is unambiguously connected, in accordance with the First Faraday Law, with the current strength and electrolysis time, and by maintaining, for example, using the control unit, a certain force current for a certain period of time, it is possible to obtain in a given small volume of space with a liquid the target bactericidal-active concentrations of metal ions.
- Первый закон Фарадея, - The first law of Faraday,
где mметалла - масса металла, перешедшего в раствор в виде ионов,where m metal is the mass of metal transferred to the solution in the form of ions,
k - электрохимический эквивалент металла [г/Кл]k is the electrochemical equivalent of the metal [g / C]
, ,
I - сила тока [А],I is the current strength [A],
t - время электролиза [с],t is the electrolysis time [s],
М - молярная масса металла [г/моль],M is the molar mass of the metal [g / mol],
n - число электронов, участвующих в электрохимической реакции,n is the number of electrons involved in the electrochemical reaction,
F - постоянная Фарадея (96490 Кл/моль).F - Faraday constant (96490 Cl / mol).
Для каждой конкретной конфигурации электрохимического средства контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента определение необходимой продолжительности электролиза при фиксированной силе тока можно проводить экспериментальным подбором параметров.For each specific configuration of the electrochemical means of the time-controlled dosing of ions of the disinfecting agent, the determination of the required duration of electrolysis at a fixed current strength can be carried out by experimental selection of parameters.
При этом процесс электролиза можно проводить в статическом режиме при отсутствии процесса фильтрации, а можно в динамическом - в поток воды. Так как при отсутствии фильтрации дозирование ионов металла осуществляется в ограниченную незначительным объемом область пространства, возможно создание высоких концентраций бактерицидно-активных ионов металла за счет электрохимического растворения крайне незначительных количеств металла, что обеспечивает, во-первых, повышенную экономичность процесса, а во-вторых, создаваемая в статических условиях высокая действующая концентрация при возобновлении фильтрации подвергается практически моментальному многократному разбавлению, и концентрация ионов металла в точке отбора очищенной воды не будет превышать нормативных показателей.In this case, the electrolysis process can be carried out in a static mode in the absence of a filtration process, or in a dynamic mode, into a water stream. Since in the absence of filtration, the dosing of metal ions is carried out in a space region limited by an insignificant volume, it is possible to create high concentrations of bactericidal active metal ions due to the electrochemical dissolution of extremely insignificant amounts of metal, which ensures, firstly, increased process efficiency, and secondly, the high effective concentration created under static conditions when renewed filtration is subjected to almost instantaneous multiple dilution, and the concentration of metal ions at the point of selection of purified water will not exceed standard indicators.
Установка для очистки жидкости состоит из следующих элементов: блока мембранной очистки 12, электрохимического средства контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента 3 (например, электрохимическая ячейка), блока управления 13, средства подачи сигнала 14 на блок управления 13 и источника питания 15 (Фиг.6).The liquid purification installation consists of the following elements: a
По первому варианту установки для очистки жидкости в качестве блока мембранной очистки 12 используют согласно изобретению устройство, выполненное по первому варианту.According to the first embodiment of the liquid purification plant, the device made according to the first embodiment is used as the
По второму варианту установки для очистки жидкости в качестве блока мембранной очистки 12 используют согласно изобретению устройство, выполненное по второму варианту.According to the second embodiment of the liquid purification apparatus, the device made according to the second embodiment is used as the
Блок мембранной очистки 12 снабжен электрохимическим средством контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента 3, например, в виде электрохимической ячейки, состоящей как минимум из двух электродов из металлов и выполненной с возможностью создания высоких действующих концентраций ионов металлов, обладающих бактерицидной и бактериостатической активностью, в ограниченном малом объеме, непосредственно примыкающем к мембране. Электроды электрохимического средства контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента 3, в зависимости от особенностей конструкции и геометрии блока мембранной очистки 12, могут быть размещены как в пространстве после мембраны, так и в пространствах до и после мембраны, в непосредственной близости от нее, например во фланце корпуса устройства, как изображено на Фиг.1, или же один электрод во фланце, а другой в корпусе мембраны, как изображено на Фиг.3. При этом могут быть установлены одновременно несколько электродов. Также электроды могут быть дополнительно встроены в элементы, являющиеся частью установки, например в быстроразъемное соединение типа JG (на чертежах не показано) или коллектор (на чертежах не показано), которые могут располагаться как со стороны неочищенной жидкости в пространстве до мембраны, так и со стороны очищенной жидкости в постмембранном пространстве, что также будет способствовать продлению срока эксплуатации используемых в устройстве и установке мембранных фильтрующих элементов или мембраны.The
Выход блока мембранной очистки 12 соединен со средством подачи сигнала 14 на блок управления 13 об отсутствии потока жидкости в установке. В качестве средства подачи сигнала 14 на блок управления 13 используется, например, датчик или измерительный преобразователь. Средство подачи сигнала 14 на блок управления 13 и блок управления 13 соединены между собой. Вход блока управления 13 соединен с электродами электрохимического средства контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента 3, а управляющий выход с источником питания 15. Блок управления 13 выполнен с возможностью задания временных режимов работы электрохимического средства контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента 3 в зависимости от электропроводности жидкости в блоке мембранной очистки 12, причем в данном случае электрохимическое средство контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента 3 возможно использовать в качестве электрометрического датчика электропроводности воды (сервисная функция).The output of the
Блок управления 13 также выполнен с дополнительной возможностью периодически изменять полярность сигналов, подаваемых на электроды электрохимического средства контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента 3 от источника питания 15 для равномерного растворения электродов, что позволяет достичь экономичного расхода материала электродов.The
В частном случае выполнения установки, она содержит блок мембранной очистки 12 с дополнительным нагревательным элементом 11, который соединен с источником питания 15 через блок управления 13 (Фиг.7).In the particular case of the installation, it contains a
В частном случае, в установке для очистки жидкости электрохимическое средство контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента 3 используют дополнительно в проточном режиме (режиме фильтрации жидкости), при этом установка дополнительно снабжена датчиком расхода жидкости 16, установленным на магистрали чистой воды. Датчик расхода жидкости 16 подсоединен к источнику питания 15 через блок управления 13 (Фиг.8).In the particular case, in the installation for liquid purification, the electrochemical means of the time-controlled dosing of ions of the disinfecting
В частном случае выполнения установки она дополнительно содержит блок предварительной очистки 17, установленный на магистрали неочищенной воды перед блоком мембранной очистки 12 таким образом, что выход блока предварительной очистки 17 соединен с входом блока мембранной очистки 12 (Фиг.9). Блок предварительной очистки 17 представляет из себя один или несколько последовательно установленных блоков, обеспечивающих перед поступлением жидкости в мембранный блок 12 очистку воды от механических примесей, коллоидных частиц, растворенных органических и неорганических веществ.In the particular case of the installation, it additionally contains a
Функционирование установки для очистки жидкости включает в себя следующие основные стадии: мембранная очистка от коллоидных частиц, бактерий, цист и проч., и обеззараживание поверхности мембраны путем управляемого дозирования бактерицидных ионов металлов в пространство, непосредственно примыкающее к мембране в непроточном (стационарном) режиме. Кроме того, создаваемая в статических условиях высокая действующая концентрация ионов металла при возобновлении фильтрации жидкости подвергается практически моментальному многократному разбавлению. В результате концентрация обеззараживающего агента на выходе из установки не превышает нормативных показателей.The operation of the liquid purification plant includes the following main stages: membrane cleaning of colloidal particles, bacteria, cysts, etc., and disinfection of the membrane surface by controlled dosing of bactericidal metal ions in the space directly adjacent to the membrane in a non-flowing (stationary) mode. In addition, the high effective concentration of metal ions created under static conditions when renewed liquid filtration undergoes almost instantaneous multiple dilution. As a result, the concentration of the disinfecting agent at the outlet of the installation does not exceed standard parameters.
Контролируемое дозирование, например, осуществляется при помощи программируемого микроконтроллера, расположенного в блоке управления 13, а регулировка растворения электродов - при помощи алгоритмов обратной связи, использующих кондуктометрические, турбодиметрические, фотометрические и иные датчики или средства, преобразующие величину потока воды в сигнал для передачи на блок управления 13, который обеспечивает необходимый режим функционирования электрохимической ячейки 3.Controlled dosing, for example, is carried out using a programmable microcontroller located in the
Поскольку количество переходящих в раствор ионов металла непосредственно связано в соответствии с законом Фарадея с количеством электричества, прошедшего через электродную систему, можно осуществлять контроль за электрохимическим процессом растворения металла анода посредством блока управления 13, способного стабилизировать величину тока при различной электропроводности воды.Since the number of metal ions passing into the solution is directly related in accordance with the Faraday law to the amount of electricity passed through the electrode system, it is possible to control the electrochemical process of dissolution of the anode metal by means of a
Действие выделенных в результате электрохимической реакции бактерицидно-активных ионов металлов в пространство, непосредственно примыкающее к мембране, также может быть дополнительно усилено повышением температуры воды в ограниченном объеме пространства жидкости в режиме простоя (отсутствия фильтрации) до 50-80°С за счет нагрева электрическим током через дополнительную (не связанную с электрохимической ячейкой) цепь сопротивления - нагревательный элемент 11 (Фиг.7). Повышение температуры приводит к повышению проницаемости бактериальных клеточных мембран и к повышению подвижности катионов за счет диффузии, т.е. к повышению эффективности бактерицидного действия катионов. Кроме того, значительное повышение температуры само по себе вызывает денатурацию белков и гибель бактерий. При этом нагрев небольшого объема воды не приводит к сколько-нибудь ощутимому повышению температуры во всем объеме блока мембранной очистки 12, т.е. не влияет на фильтрующие свойства установки в целом.The action of bactericidal active metal ions released as a result of the electrochemical reaction into the space immediately adjacent to the membrane can also be further enhanced by increasing the water temperature in a limited volume of the liquid space in the idle mode (no filtration) to 50-80 ° C due to heating by electric current through an additional (not associated with an electrochemical cell) resistance circuit - heating element 11 (Fig.7). An increase in temperature leads to an increase in the permeability of bacterial cell membranes and to an increase in the mobility of cations due to diffusion, i.e. to increase the effectiveness of the bactericidal action of cations. In addition, a significant increase in temperature in itself causes protein denaturation and bacterial death. At the same time, heating a small volume of water does not lead to any noticeable increase in temperature in the entire volume of the
При работе электрохимического средства контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента в динамическом режиме, т.е. в процессе фильтрации жидкости, установка дополнительно содержит датчик расхода жидкости 16 (Фиг.8), установленный на магистрали очищенной воды и подсоединенный к блоку управления 13. Датчик расхода жидкости 16 выполнен с возможностью регулирования силы тока электролиза в мембранном блоке 12 в зависимости от величины объемного расхода воды. Это возможно за счет того, что величина концентрации ионов металла при электрохимическом контролируемом дозировании в поток непосредственно связана с параметрами электрохимической реакции следующим соотношением:When the electrochemical means of time-controlled dosing of ions of a disinfecting agent in a dynamic mode, i.e. in the process of filtering the liquid, the installation further comprises a liquid flow sensor 16 (Fig. 8) mounted on the purified water line and connected to the
, ,
где m - масса металла, перешедшего в раствор в виде ионов,where m is the mass of the metal transferred into the solution in the form of ions,
k - электрохимический эквивалент металла [г/кл]k is the electrochemical equivalent of the metal [g / C]
, ,
I - сила тока [A], t - время электролиза [с],I is the current strength [A], t is the electrolysis time [s],
F - величина потока жидкости [л/с].F is the magnitude of the fluid flow [l / s].
Электрохимическое средство контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента 3 работает в режиме регулирования тока растворения материала анода. Средство 3 может функционировать, например, под управлением программируемого микроконтроллера (расположенного в блоке управления 13), который, руководствуясь информацией от датчика расхода воды 16, будет посылать на него сигнал. В данном случае электрохимическое средство контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента 3 будет работать как ионатор, дополнительно обогащающий воду ионами металлов, обладающих бактерицидными и бактериостатическими свойствами.The electrochemical means of time-controlled dosing of ions of the disinfecting
Использование устройства для очистки жидкости, в частности в установках для очистки жидкости, позволяет продлить срок эксплуатации мембранных фильтрующих элементов или мембраны благодаря наличию электрохимического средства контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента, расположенного непосредственно в устройстве, где электроды электрохимического средства контролируемого во времени дозирования ионов обеззараживающего агента выполнены с возможностью создания высоких действующих концентраций ионов металлов, обладающих бактерицидной и бактериостатической активностью, в ограниченно малом объеме пространства, непосредственно примыкающего к мембране, путем контролируемого электрохимического растворения электродов, изготовленных из соответствующих металлов или их сплавов. Кроме того, создаваемая в статических условиях высокая действующая концентрация ионов металла при возобновлении фильтрации жидкости подвергается практически моментальному многократному разбавлению. В результате концентрация обеззараживающего агента на выходе из мембранной установки не превышает нормативных показателей.The use of a liquid purification device, in particular in liquid purification installations, allows extending the life of membrane filter elements or membranes due to the presence of an electrochemical means of time-controlled dosing of ions of a disinfecting agent located directly in the device where the electrodes of an electrochemical means of time-controlled dosing of ions of a disinfecting agents are configured to create high effective concentrations of metal ions s having germicidal and bacteriostatic activity, in a small volume of limited space immediately adjacent to the membrane, controlled by electrochemical dissolution of the electrode made from the corresponding metals or alloys thereof. In addition, the high effective concentration of metal ions created under static conditions when renewed liquid filtration undergoes almost instantaneous multiple dilution. As a result, the concentration of the disinfecting agent at the outlet of the membrane unit does not exceed the standard indicators.
Устройство для очистки жидкости может применяться, например, в микрофильтрационных, ультрафильтрационных, нанофильтрационных и обратноосмотических установках и системах очистки питьевой воды в совокупности с блоками предварительной и тонкой очистки или без таковых.A device for cleaning liquid can be used, for example, in microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration and reverse osmosis plants and drinking water purification systems in combination with or without preliminary and fine purification units.
Установка для очистки жидкости может быть выполнена в различных вариантах исполнения, в том числе включать дополнительные блоки как до, так и после блока мембранной очистки, например, блоки фильтрации механических частиц и взвесей, сорбционной очистки, ионообменные, минерализующие, с возможностью дозирования реагентов и коагулянтов, в том числе электрохимического или/и контролируемого, электрокоагуляционные, электродиализные, электролизные, блоки нагрева и охлаждения жидкости, флотационные, блоки аэрации, блоки ультрафиолетовой бактерицидной обработки и другие. В зависимости от модификации установки в качестве мембранного фильтрующего элемента могут применяться микрофильтрационные, ультрафильтрационные, нанофильтрационные, обратноосмотические мембранные элементы с накопительным баком для очищенной воды или без накопительного бака, в совокупности с дополнительными блоками или без таковых.The liquid purification installation can be performed in various versions, including including additional blocks both before and after the membrane cleaning unit, for example, filtration units for mechanical particles and suspensions, sorption cleaning, ion-exchange, mineralizing, with the possibility of dosing reagents and coagulants , including electrochemical and / or controlled, electrocoagulation, electrodialysis, electrolysis, liquid heating and cooling units, flotation units, aeration units, ultraviolet bacterium blocks recycle treatment and others. Depending on the installation modification, microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration, reverse osmosis membrane elements with a storage tank for purified water or without a storage tank, in combination with or without additional units, can be used as a membrane filter element.
Данная группа изобретений не ограничена описанными вариантами осуществления, а наоборот она охватывает различные модификации и варианты в рамках сущности и объема предлагаемой формулы группы изобретений.This group of inventions is not limited to the described embodiments, but rather it covers various modifications and variations within the spirit and scope of the proposed claims of the group of inventions.
Claims (40)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010113368/05A RU2435735C1 (en) | 2010-04-05 | 2010-04-05 | Device for liquid purification (versions), liquid-purifying installation (versions) and device application in liquid-purifying installations |
PCT/RU2011/000193 WO2011126403A1 (en) | 2010-04-05 | 2011-03-28 | Liquid purification device (variants) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010113368/05A RU2435735C1 (en) | 2010-04-05 | 2010-04-05 | Device for liquid purification (versions), liquid-purifying installation (versions) and device application in liquid-purifying installations |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2435735C1 true RU2435735C1 (en) | 2011-12-10 |
Family
ID=44763144
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010113368/05A RU2435735C1 (en) | 2010-04-05 | 2010-04-05 | Device for liquid purification (versions), liquid-purifying installation (versions) and device application in liquid-purifying installations |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2435735C1 (en) |
WO (1) | WO2011126403A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024073805A1 (en) * | 2022-10-04 | 2024-04-11 | Zip Heaters (Aust) Pty Ltd | A system for cleansing a fluid pathway of a fluid dispensing assembly |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2065764C1 (en) * | 1994-01-31 | 1996-08-27 | Научно-производственное предприятие "Мембранная технология" | Membrane household device for producing drinking water |
RU2217386C2 (en) * | 2001-08-23 | 2003-11-27 | Данилюк Валерий Григорьевич | Method and device of water decontamination |
JP4661583B2 (en) * | 2005-12-22 | 2011-03-30 | 東レ株式会社 | Water purifier and water purification method |
JP4983277B2 (en) * | 2006-02-07 | 2012-07-25 | 東レ株式会社 | Water purifier cartridge and water purifier |
-
2010
- 2010-04-05 RU RU2010113368/05A patent/RU2435735C1/en not_active IP Right Cessation
-
2011
- 2011-03-28 WO PCT/RU2011/000193 patent/WO2011126403A1/en active Application Filing
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КУЛЬСКИЙ Л.А. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ТЕХНОЛОГИЯ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОДЫ. - Киев: Наукова Думка, 1983, (с.309, Рис.250, 251). ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ. / Под редакцией Л.А.Кульского. - Киев: Наукова думка, 1978, (с.19, строки 7-8 снизу). * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024073805A1 (en) * | 2022-10-04 | 2024-04-11 | Zip Heaters (Aust) Pty Ltd | A system for cleansing a fluid pathway of a fluid dispensing assembly |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2011126403A1 (en) | 2011-10-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2014235607B2 (en) | Electrochemical water treatment system and method | |
US7862700B2 (en) | Water treatment system and method | |
CN101316794A (en) | Electrochemical ion exchange treatment of fluids | |
AU2008331796A1 (en) | Systems and methods for water treatment | |
AU2003279840A8 (en) | Organic compound and metal ion synergistic disinfection and purification system and method of manufacture | |
JP6374619B2 (en) | Electroadsorption system for removing foreign matter from water | |
MXPA06005385A (en) | Water treatment system and method | |
CN203284279U (en) | Self-cleaning electric adsorption water purification device | |
RU2435735C1 (en) | Device for liquid purification (versions), liquid-purifying installation (versions) and device application in liquid-purifying installations | |
TWI383955B (en) | Water treatment system and method | |
US20210162347A1 (en) | Electrodialysis Process With Active Foulant Removal Sequence | |
Di Salvo et al. | Experimental analysis of a continuously operated reverse electrodialysis unit fed with wastewaters | |
US20190345051A1 (en) | Method for providing ultrapure water | |
KR100844527B1 (en) | Electric deionization apparatus of a water purifier | |
US20220112103A1 (en) | Methods and systems for wastewater treatment | |
CN216946575U (en) | Household water purifying equipment | |
US20240286934A1 (en) | Acidic and alkaline cleaning of ion exchange systems, such as water purifiers, by ion exchange resin | |
KR100389731B1 (en) | Clean water system of electrochemical type | |
JP2003251363A (en) | Reclaimed water feed apparatus | |
KR200232747Y1 (en) | Clean water system of electrochemical type | |
JP6900641B2 (en) | Disinfectant water production method and disinfectant water production system | |
WO2016062534A1 (en) | A method for monitoring and treating the water of a swimming pool | |
Laskawiec et al. | Effect of human body secretions in pool water on the transport and separation properties of polymer membranes | |
Valenzuela et al. | Portable Water Purification System using Electrodialysis Reversal | |
CN113493263A (en) | Household water purifying device and control method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160406 |