способ обеззараживания жидкой среды

Формула изобретения

Способ обеззараживания жидкой среды, включающий облучение потока текучей среды оптическим излучением, отличающийся тем, что облучение каждого объекта текучей среды осуществляют не менее чем двумя импульсами оптического излучения в диапазоне длин волн 0,2 - 4,5 мкм, длительность каждого импульса в диапазоне 10^-5 - 10^-1 с, с суммарной энергией в серии импульсов, облучающих каждый объем текучей среды, обеспечивающей концентрацию энергии в текучей среде в диапазоне 10^-3 - 10 Дж/см³.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам обработки природных и сточных вод оптическим излучением (ОИ), включающем ультрафиолетовое излучение (УФ-излучение), и может быть использовано для обеззараживания вод (в т.ч. питьевой воды) в различных областях народного хозяйства.

Известен способ обеззараживания питьевой воды, в котором ее обрабатывают последовательно ультрафиолетовым светом в дозе 0,24-0,325 мДж/см² и антимикробным агентом - ионами меди в количестве 0,75-1 мг/л. Для реализации этого способа за 30 минут при высокой исходной степени заражения (10⁷ в мл воды) достигается наряду с эффектом обеззараживания и консервирующий эффект [1].

Недостатком этого способа является низкая производительность в сочетании с высокой стойкостью, связанной с необходимостью использования ионов меди.

Известен способ обеззараживания воды, в котором ее напускают в цилиндрическую емкостью, образованную стенкой цилиндрического корпуса и стенкой прозрачного чехла, защищающего бактерицидную лампу, установленную коаксиально корпусу, от водной среды. Указанную емкость предварительно заполняют воздухом. После включения лампы вода попадает под воздействие двух бактерицидных факторов - УФ-излучения и озона, практически мгновенно образующегося из воздуха при загорании лампы [2].

Недостатком способа является малая производительность обеззараживания, связанная с малой удельной мощностью излучения, развиваемой УФ-лампой непрерывного действия.

За прототип выбран как наиболее близкий по технической сущности способ, описанный в [2].

Задачей изобретения является обеспечение надежности и высокой производительности обеззараживания среды (отсутствие роста микроорганизмов после обработки: любых вод и гелей, стерилизации жидких пищевых продуктов и т.п. без использования дезинфектантов).

Технический эффект выражается в комплексности механизмов обеззараживающего воздействия мощного УФ-излучения, импульсного температурного, термомеханического воздействия и связанного с ним ультразвукового воздействия на среду, обеспечивающей высокую эффективность обеззараживания от микроорганизмов различных типов (вирусов, бактерий, паразитов) в различной форме их жизнедеятельности (вегетативной, споровой, в капсулах).

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем обработку текучей среды излучением УФ-диапазона, согласно изобретению обработку каждого объема текучей среды осуществляют серией из не менее чем двух импульсов оптического излучения длительностью (10^-3-10^-5) с с энергией /10^-3-10/Дж/см³ в диапазоне длин волн (0,2-4,5) мкм. Названные параметры импульсного оптического излучения и режимы воздействия обеспечивают комплексность воздействия, а именно быстрое чередование в среде обитания биоструктур аномальных условий, вызываемое серией импульсов оптического излучения, с последующим их возвращением в исходное состояние (по типу - внезапный нагрев и быстрое охлаждение) приводит к дезориентации способности этих структур к выживанию. Кроме того, при достаточно высоких параметрах потока излучения (в названном выше диапазоне) импульсный локальный разогрев микроорганизмов и паразитов излучением видимого и инфракрасного диапазонов вызывает повышение температуры вплоть до температуры свертывания белка в их тканях, а также возбуждение в них термомеханических волновых напряжений, приводящих к разрыву связей в цитоплазматических структурах.

Действие последующих импульсов излучения приводит к накоплению таких дефектов. С учетом накопления разрывов связей на молекулярном уровне, вызываемом действием мощного импульсного УФ-излучения в диапазоне (0,2-0,4) мкм, такое воздействие приводит к гибели микроорганизмов и паразитов без их видимого разрушения (дезинтеграции). Кроме того, повторное облучение перемешивающихся в промежутках между импульсами струй текучей среды при ее перемещении по поверхности источника импульсного излучения приводит к ее более однородной обработке оптическим излучением по сравнению с обработкой однократным импульсом оптического излучения. При использовании источника с достаточно высокой частотой импульсов (0,2-1 Гц) производительность обеззараживания может достигать 1000 м³/сутки и выше.

Изобретение осуществляется следующим образом. В камеру с размещенным в ней импульсным оптическим излучателем подают непрерывно текучую среду и производят облучение каждого проходящего через камеру объема текучей среды V_i серией из не менее 2-х импульсов оптического излучения с шириной спектра (0,2-4,5) мкм, длительностью /10^-3-10^-5/с, при этом облучение производят в текучей среде с обеспечением концентрации энергии оптического излучения _i в объеме V_i текучей среды (0,1-10) Дж/см³.

Пример. Воду заражали микроорганизмами (вирусами, бактериями, паразитами) и подавали в камеру с размещенным в ней импульсным оптическим излучателем. Производили обработку каждого проходящего через камеру объема V_i серией из 5 импульсов длительностью ~ 10^-4 с, энергией 1,510³ Дж и интервалом времени между импульсами 5 с. Отбирали пробы и через интервалы времени определяли число выживших микроорганизмов. Данные по наиболее стойким к мощному импульсному оптическому излучению микроорганизмам сведены в таблицу.

Анализ обработанных вод показал, что в результате обработки импульсно-периодическим оптическим излучением согласно предлагаемому способу изменений физико-химических и органолептических свойств воды не происходит. Вода после обработки отвечает ГОСТу и может быть использована в практике хозяйственно-бытового и технического водопользования.

Как следует из приведенных примеров, предлагаемый способ обеззараживания жидкой среды эффективен, экономичен, универсален, обладает высокой производительностью, не требует дизенфектантов и не влияет на физико-химические и органолептические свойства воды.

Источники информации

1. Авт. св. СССР N 1678770 по з-ке N 47530356, кл. C 02 F 1/32, опубл. 23.09.91.

2. РСТ N 18/01606, кл. С 02 F 1/32, опубл. 03.10.88.