СПОСОБ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ И АППАРАТ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF WATER DISINFECTION AND APPARATUS FOR ITS REALISATION

Изобретение относится к способу обработки воды, а именно к способу обеззараживания воды на основе электролиза, и предназначено для очистки воды из подземных источников, воды из открытых водоемов (река, колодец) и доочистки питьевой воды от микробиологических (бактериальных и вирусных) загрязнений, а также к аппарату для осуществления способа.
Изобретение может быть использовано в быту, в хозяйственно-питьевом водоснабжении.
Общеизвестно, что постоянно ухудшается состояние окружающей среды. Особенно остро стоит вопрос относительно качества воды, которую употребляют люди, поскольку это касается непосредственно их здоровья.
Самым распространенным методом обеззараживания потребляемой населением питьевой воды на сегодня остается хлорирование. Однако доказано, что при всей эффективности этого метода, он опасен для здоровья некоторых людей в связи с высокой токсичностью, образованием канцерогенов и т.д.
Поэтому широкое распространение получили альтернативные способы обеззараживания воды. Среди них особое место занимает подготовка и обеззараживание воды с использованием ультразвуковых частот или комбинации их с другими способами.
Известен способ подготовки питьевой воды, включающий ультразвуковую обработку в гидродинамическом генераторе с одновременной подачей кислородосодержащего газа (патент РФ №2333156, МПК C02F 1/36, 2008 г.).
Известный способ может быть осуществлен в условиях ведения процесса в непрерывном режиме при подготовке воды в промышленных объемах и не решает задачу обеззараживания воды для бытовых нужд в небольших объемах.
Известен также способ обеззараживания воды путем ультразвуковой обработки в диапазоне частот 12-25 кГц при одновременном воздействии высоковольтного импульсного электрического поля (авторское свидетельство РФ №1114623, МПК C02F 1/48, 1984 г.).
Данный способ предназначен для обеззараживания стоков медицинских учреждений и не может быть использован для обеззараживания питьевой воды.
Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков к заявляемому способу является способ обеззараживания воды, основанный на электролизе, включающий заполнение емкости водой, опускание в емкость электродов элемента ионизации, обогащение воды ионами металлов, из которых выполнены электроды, путем пропускания через электроды рабочего тока (патент РФ №2217386, МПК C02F 1/467, 2003 г. - прототип).
Недостатком прототипа является недостаточно высокая степень обеззараживания воды, поскольку в основе обеззараживания последовательно использованы процессы ионизации и фильтрации. Кроме того, данный процесс эффективен в отношении только бактерий.
Известен антимикробный ионатор для ионизации воды ионами серебра, содержащий короткозамкнутые между собой путем непосредственного электрического контакта спиральный анод и катод, установленные в сосуде ограниченной емкости (патент РФ на полезную модель №115773, МПК C02F 1/00, 2012 г.).
Недостатком известного ионатора является также недостаточно высокая степень обеззараживания воды, основанная на выполнении анода и катода из металлов с различными электрохимическими потенциалами (медь - серебро, серебро - золото).
К другим недостаткам антимикробного ионатора относится визуальный контроль концентрации ионов тяжелых металлов к времени окончания процесса.
Известно портативное устройство для обеззараживания и электроактивации питьевой воды, состоящее из двух диэлектрических сосудов для электролиза, электролитического мостика, графитового катода и анода из благородного металла, последовательно присоединенные к источнику постоянного тока (свидетельство РФ на полезную модель №13958, МПК C02F 1/461, 2000 г.).
Недостатком известного портативного устройства является ненадежность конструкции, визуальный контроль качества обработанной воды.
Известен также бытовой автономный ионатор «СИЛЬВА» для обработки питьевой воды, содержащий автономный источник питания, заключенный в корпус и соединенный через электрическую схему с электродами, при этом ионатор снабжен световым индикатором и таймером для контроля времени его работы (патент РФ №2096335, МПК C02F 1/46, 1997 г.).
В основе обеззараживание воды ионатором «СИЛЬВА» лежит процесс серебрения воды, при котором происходит полное растворение серебряного анода.
К недостаткам ионатора можно отнести визуальный контроль параметров процесса и неконтролируемость количества ионов серебра в обработанной воде.
Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков к заявляемому устройству относится аппарат для обеззараживания воды, содержащий блок управления с индикатором и с закрепленным на нем элементом ионизации с электродами, блок питания, соединенный через блок управления с электродами (патент РФ №2217386, МПК C02F 1/467, 2003 г. - прототип).
Недостатком прототипа является недостаточно высокая степень обеззараживания воды за счет последовательных процессов серебрения воды и ее фильтрации, поскольку обеззараживание эффективно только в отношении некоторых видов бактерий. Кроме того, аппарат усложнен из-за:
- необходимости предварительного определения наличия воды в емкости для уточнения времени окончания обработки воды;
- необходимости периодического включения аппарата для определения силы тока, чтобы не превысить ПДК выделения ионов металла в воду;
Очевидно, что это усложняет и процесс, и само устройство.
Задачей настоящего изобретения является повышение качества обеззараживания воды при сохранении ее полезных и вкусовых свойств, упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей аппарата.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе обогащения воды, основанном на электролизе, включающем заполнение емкости водой, опускание в емкость электродов элемента ионизации, обогащение воды ионами металлов, из которых выполнены электроды, путем пропускания через электроды рабочего тока, обогащение воды ионами металлов осуществляют одновременно с ее частотной обработкой путем использования в качестве рабочего тока модулированного электрического сигнала в диапазоне ультразвуковых частот 28-32 кГц, при этом один из электродов выполнен из сплава меди и серебра.
Поставленная задача решается также тем, что в аппарате для обеззараживания воды, содержащем блок управления с индикатором и с закрепленным на нем элементом ионизация с электродами, блок питания, соединенный через блок управления с электродами, в качестве блока управления использован цифровой многофункциональный микропроцессор с возможностью подачи на электроды, один из которых выполнен из сплава меди и серебра, рабочего тока в виде модулированного электрического сигнала в диапазоне ультразвуковых частот 28-32 кГц, блок питания выполнен в виде корпуса, жестко соединенного с блоком управления, при этом внутри корпуса размещена кассета с источником тока, фиксируемая съемной крышкой.
Электроды могут быть выполнены съемными.
В качестве источника тока могут быть использованы пальчиковые батарейки типа AAA, «Крона» или пальчиковые аккумуляторы.
В качестве индикатора может быть использован светодиод или дисплей.
Технический результат от реализации группы изобретений, связанных единым изобретательским замыслом, достигается благодаря одновременному обогащению воды ионами меди и серебра и ее частотной обработке. Электроды после подачи на них блоком управления модулированного электрического сигнала в ультразвуковом диапазоне при погружении в водную среду выполняют одновременно две функции: ионизатора и источника частоты.
Частотное воздействие необходимо для приостановления жизнедеятельности или полного уничтожения некоторых видов микробов, бактерий и вирусов. Оно основано на принципе биорезонанса, т.е. частотном воздействии ультразвукового диапазона в противофазе частот, излучаемых вирусами, бактериями и микробами, которые не гибнут при ионизации. При этом сохраняются полезные и вкусовые свойства воды.
Кроме того, технический результат достигается за счет использования в аппарате цифровой техники, а именно многофункционального микропроцессора, который обеспечивает управление блокировкой питания, вырабатывание сигналов индикации, контроль источника питания, вырабатывание рабочей частоты на выходе, заданного времени работы. Для этого в микропроцессор заранее записывается программа, которая состоит из нескольких алгоритмов. Время работы и необходимые параметры тока на электродах аппарата программируются в зависимости от объема воды и степени ее загрязнения.
Таким образом, работа прибора полностью автоматизирована.
Технический результат достигается также за счет того, что один из электродов выполнен из сплавов различных металлов.
Предлагаемые способ и аппарат поясняются чертежами, где на фиг.1 изображен внешний вид аппарата, на фиг.2 - вид сбоку, на фиг.3 - вид сверху, на фиг.4 представлена блок-схема.
Аппарат состоит из блока управления 1 (микропроцессор) с индикатором 2 и кнопкой включения/выключения 3, на внешнюю поверхность которого нанесен словесный товарный знак «МАГ БИО» заявителя (свидетельство РФ №465699), блока питания в виде жестко соединенного с блоком управления корпуса 4, внутри которого размещена кассета с тремя батарейками типа AAA 1,5 В (на черт. не показана), со съемной крышкой 5 и закрепленным на блоке управления элементом ионизации 6 с электродами 7 (анод выполнен из сплава меди и серебра, катод - из пищевой нержавеющей стали), при этом блок управления снабжен преобразователем 8 и выпрямителем 9.
Способ обеззараживания воды с использованием аппарата осуществляют следующим образом.
Заполняют емкость объемом 0,5 л водой, устанавливают в нее электроды 7 на ¾ их длины, используя в качестве ручки корпус 4 блока питания, включают устройство нажатием на кнопку 3. При этом загорается индикатор 2. В течение 7 мин вода насыщается ионами меди и серебра (в зависимости от состава сплава анода) и одновременно обрабатывается частотным воздействием, источником которого являются электроды 7, т.к. на них подается модулированный электрический сигнал частотой 28-32 кГц прямоугольной формы - меандр - скважность 2 на выходах микропроцессора 1. В указанных пределах частота в микропроцессоре перестраивается 4 раза за 7-минутный цикл работы.
По истечении 7 мин устройство автоматически отключается, индикатор гаснет, вода готова к употреблению.
Преобразователь напряжения 8 используется для поддержания напряжения питания микропроцессора на уровне 5 в при входном напряжении с блока питания 4 от 1,8 В до 4,5 В.
Выпрямитель 9 используется для выпрямления электрического сигнала с выхода микропроцессора 1.
Испытания заявляемого аппарата проводились:
1. ФБУН «Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологий» (г. Оболенск, Московская область).
По результатам лабораторных испытаний было установлено, что при рабочем контакте аппарата с питьевой водой, контаминированной бактериями вакцинных и авирулентных штаммов возбудителей особо опасных инфекций (живые бактерии возбудителей геморрагического колита, туляремии, чумы, холеры), вода примерно через 30-60 мин на 100% освобождается от бактерий. Кроме того, вода приобретает бактерицидные свойства.
Потребляя такую воду сразу после ее обработки, можно обеззаразить свой организм, потому что свои бактерицидные свойства вода сохраняет и после попадания в желудочно-кишечный тракт, благотворно влияя на здоровье человека.
Результаты испытаний прилагаются.
2. Противочумная станция в медсанчасти №164 Федерального медико-биологического агентства России.
Испытания проводились с целью определения способности аппарата очищать от микроорганизмов воду из открытых водоемов.
5
Было установлено, что эффективность очистки суспензии модельных микроорганизмов E.coli шт.pSub525, E.coli шт.1257, Enterobacter cloaceae, Pseudomonas aeruginosa с концентрацией микроорганизмов 1,14×10 КОЕ в 1 мл в течение 14 мин в аппарате составила 100%.
4
Эффективность очистки суспензии модельных колифагов f-2 с концентрацией микроорганизмов 1,22×10 БОЕ в 100 мл в течение 14 мин составила 100%.
Результаты испытаний прилагаются.
3. Научно-исследовательский институт медицины труда РАМН.
Испытания проводились с целью определения уровня мигрирующих в воду компонентов из материалов аппарата, контактирующих с водой.
Испытания показали, что уровень мигрирующих в воду компонентов не превышали нормативы, указанные в Единых санитарно-эпидемиологических и гигиенических требований ТС.
Небольшая ионизация воды микроэлементами меди, серебра, золота, палладия, германия (основные обеззараживающие агенты) в необходимых человеку пропорциях делают ее целебной.
При этом выявлено, что после 24 часового хранения обеззараженной воды реактивации тест-объектов не наблюдается.
Результаты испытаний прилагаются.
Данный аппарат способен также бороться с микроорганизмами, находящимися в различных продуктах питания: мясе, овощах, фруктах. Для этого достаточно поместить продукт в емкость с водой, опустить в воду электроды устройства и включить его на 30-40 мин.
Технический результат выражается в высокой эффективности обеззараживания патогенной микрофлоры воды в сжатые сроки при сохранении ее полезных и вкусовых свойств, упрощении и расширении функциональных возможностей аппарата и вариантов использования обеззараженной воды.
Аппарат для обеззараживания воды является малогабаритным, простым и безопасным в применении, беспроводным, с малым потреблением электроэнергии.
Очевидно, что он может быть крайне необходимым как в быту, так и в турпоходе, на рыбалке, охоте, при поездках в жаркие страны, где часто вода бывает низкого качества, а также при возникновении кризисных и чрезвычайных ситуаций.
Аппарат сертифицирован в РФ и зарегистрирован на территории Таможенного Союза (документы прилагаются).