RU2325329C2 - Method of liquid mediums sterilization - Google Patents
Method of liquid mediums sterilization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2325329C2 RU2325329C2 RU2006123520/15A RU2006123520A RU2325329C2 RU 2325329 C2 RU2325329 C2 RU 2325329C2 RU 2006123520/15 A RU2006123520/15 A RU 2006123520/15A RU 2006123520 A RU2006123520 A RU 2006123520A RU 2325329 C2 RU2325329 C2 RU 2325329C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- flow
- water
- sample
- liquid
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 title claims description 23
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 title description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 77
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 60
- 230000006837 decompression Effects 0.000 claims abstract description 21
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 13
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 claims description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000002070 germicidal effect Effects 0.000 abstract 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 19
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 14
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 12
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 9
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 8
- 241000238426 Anostraca Species 0.000 description 7
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 7
- 241000192700 Cyanobacteria Species 0.000 description 7
- 241000238578 Daphnia Species 0.000 description 7
- 241001534231 Glyceridae Species 0.000 description 7
- 241000700141 Rotifera Species 0.000 description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 7
- 235000013601 eggs Nutrition 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 6
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 6
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 6
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 5
- 235000011389 fruit/vegetable juice Nutrition 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000015197 apple juice Nutrition 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 2
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 235000013365 dairy product Nutrition 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 244000005706 microflora Species 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 229920002101 Chitin Polymers 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000003899 bactericide agent Substances 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 210000004292 cytoskeleton Anatomy 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000004836 empirical method Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 1
- 235000021056 liquid food Nutrition 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Physical Water Treatments (AREA)
- Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам обработки жидкой среды путем воздействия на нее градиентом давления и ультрафиолетовым излучением и может найти применение при стерилизации вод хозяйственно-промышленного назначения, соков, молока и т.д., содержащих микроорганизмы размером от 1 до 10000 микрон.The invention relates to methods for treating a liquid medium by exposing it to a pressure gradient and ultraviolet radiation and may find application in sterilizing household water, juices, milk, etc. containing microorganisms ranging in size from 1 to 10,000 microns.
Оно может быть дополнительно использовано, в частности, для обработки судовотанкерных балластных вод (БВ), применительно к которым «Международная конвенция о контроле судовых балластных вод и осадков и управлении ими», принятая в феврале 2004 г. под эгидой ООН, регламентировала количество содержащихся в БВ микроорганизмов: размером от 10 до 50 мкм не более 10 штук в 1 см3 и размером более 50 мкм - не более 10 штук в 1 м3. Причем указан т.н. минимальный диаметр - минимальный размер организма, например диаметр водоросли, длина которой не ограничена.It can be additionally used, in particular, for the treatment of ship-tanker ballast water (BW), for which the "International Convention on the Control and Management of Ship Ballast Water and Precipitation," adopted in February 2004 under the auspices of the UN, regulated the amount contained in BV of microorganisms: from 10 to 50 microns in size no more than 10 pieces in 1 cm 3 and more than 50 microns in size - no more than 10 pieces in 1 m 3 . Moreover, the so-called minimum diameter - the minimum size of the organism, for example, the diameter of an alga, the length of which is not limited
Известен аналог предложенного - реализованный в установке «Лазурь-М» способ стерилизации жидкой среды, в частности воды, при котором воздействие на водный поток с содержащимися в нем микроорганизмами осуществляют созданием градиента давления в водном массиве с использованием ультразвукового излучателя и одновременным воздействием на него бактерицидного (ультрафиолетового) излучения. [1] (Овчинникова М.Е. Использование ультрафиолета как современное бактерицидное средство. - ОРЕНБУРГ::ОГУ, Каф. Мед.-биофиз. техники, 2004 г.), что совпадает с существенными признаками предлагаемого. При этом ультрафиолетовое излучение непрерывно и воздействует на водный массив одновременно с воздействием ультразвуковых колебаний. Известен аналог предложенного - способ очистки сточных вод от органических веществ [2] (RU 2001882 C1, C02F 1/32, 29.11.1991 г.), при котором обработку сточных вод осуществляют импульсами ультрафиолетового излучения, что совпадает с существенными признаками предлагаемого, причем длительность импульсов составляет 10-6-10-4 с, частота следования импульсов 2,5·10-5-100 Гц и период облучения 10-2-1.8·103 с.A known analogue of the proposed one is implemented in the Lazur-M installation, a method of sterilizing a liquid medium, in particular water, in which the effect on the water stream with the microorganisms contained in it is carried out by creating a pressure gradient in the water mass using an ultrasonic emitter and simultaneously acting on it with a bactericidal ( ultraviolet) radiation. [1] (ME Ovchinnikova. Use of ultraviolet as a modern bactericidal agent. - ORENBURG :: OSU, Department of Medical Biophysical Engineering, 2004), which coincides with the essential features of the proposed. In this case, ultraviolet radiation is continuous and acts on the water mass at the same time as ultrasonic vibrations. A known analogue of the proposed one is a method of wastewater treatment from organic substances [2] (RU 2001882 C1, C02F 1/32, 11/29/1991), in which the wastewater treatment is carried out by pulses of ultraviolet radiation, which coincides with the essential features of the proposed, and the duration pulses is 10 -6 -10 -4 s, the pulse repetition rate of 2.5 · 10 -5 -100 Hz and the irradiation period of 10 -2 -1.8 · 10 3 s.
Известен аналог предложенного - способ очистки и обеззараживания воды [3] (RU 2129991 C1, C02F 1/32, 10.05.1999 г.), при котором обработку сточных вод осуществляют низкотемпературной плазмой, что совпадает с существенными признаками предлагаемого, причем плазму генерируют с помощью плазмотрона, погруженного в воду.A known analogue of the proposed one is a method of purification and disinfection of water [3] (RU 2129991 C1, C02F 1/32, 05/10/1999), in which the wastewater is carried out by low-temperature plasma, which coincides with the essential features of the proposed, and the plasma is generated using plasmatron immersed in water.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ обработки воды [4] (RU 2272791 C1, C02F 1/74, 06.09.2004 г.), принятый в качестве прототипа, при котором воздействие на содержащиеся в воде вредные компоненты осуществляют созданием с помощью форсунки градиента давления в водном массиве с формированием ускоренного потока воды и последующим воздействием на него бактерицидного излучения, что совпадает с существенными признаками предлагаемого. При этом ультрафиолетовое (УФ) излучение непрерывно, а распыление форсункой водного потока осуществляется в воздушной среде с привлечением механизмов кавитации и окисления для обезвреживания растворенных в воде веществ. Затем отделение крупных фракций осуществляют с помощью гидроциклона, до и после которого используют обработку потока магнитным полем.Closest to the proposed technical solution is a method of water treatment [4] (RU 2272791 C1, C02F 1/74, September 6, 2004), adopted as a prototype in which exposure to harmful components contained in water is carried out by creating a gradient using a nozzle pressure in the water mass with the formation of an accelerated flow of water and the subsequent exposure to bactericidal radiation, which coincides with the essential features of the proposed. In this case, ultraviolet (UV) radiation is continuous, and spraying with a nozzle of a water stream is carried out in air with the use of cavitation and oxidation mechanisms to neutralize substances dissolved in water. Then, the separation of large fractions is carried out using a hydrocyclone, before and after which magnetic flux treatment is used.
Недостаток указанных технических решений состоит в недостаточной эффективности и повышенной энергоемкости при создании высокопроизводительных систем стерилизации жидкой среды.The disadvantage of these technical solutions is the lack of efficiency and increased energy intensity when creating high-performance sterilization systems for liquid media.
Способы [1-3] формируют поражающие факторы ультразвукового и ультрафиолетового излучений. Однако при этом эффективность стерилизации снижается. Дело в том, что ряд микроорганизмов, в частности их покоящиеся стадии, покрытые плотной защитной оболочкой, менее стойки к поочередно применяемым поражающим факторам - сначала целесообразно механически разрушить их защитную оболочку и только после воздействовать ультрафиолетовым излучением.Methods [1-3] form damaging factors of ultrasonic and ultraviolet radiation. However, the sterilization efficiency is reduced. The fact is that a number of microorganisms, in particular their resting stages, covered with a dense protective shell, are less resistant to successively applied damaging factors - at first it is advisable to mechanically destroy their protective shell and only after exposure to ultraviolet radiation.
Способ [4] формирует недостаточно жесткий (эффективный) поражающий фактор механического воздействия. Воздушная форсунка и реализованный с ее помощью механизм окисления не обладает достаточной мощностью механического воздействия и для целей стерилизации недостаточно эффективен, требует снижения скорости обработки. Обеспечение эффективности воздействия поражающего фактора ультрафиолетового излучения также требует снижения скорости обработки, поскольку экспозиционная доза УФ-излучения падает с повышением скорости водного потока.The method [4] forms an insufficiently rigid (effective) damaging factor of mechanical impact. The air nozzle and the oxidation mechanism implemented with its help do not have sufficient mechanical power and are not effective enough for sterilization, requiring a reduction in processing speed. Ensuring the effectiveness of exposure to the damaging factor of ultraviolet radiation also requires a reduction in processing speed, since the exposure dose of UV radiation decreases with increasing water flow rate.
При этом процесс обработки воды замедляется, становится дороже, его производительность и экологичность снижаются. Кроме того, оба известных способа не обладают гибкостью в части соответствия энергетических затрат степени загрязненности жидкой среды.At the same time, the water treatment process slows down, it becomes more expensive, its productivity and environmental friendliness are reduced. In addition, both known methods do not have the flexibility to match the energy costs of the degree of contamination of the liquid medium.
Итак, недостаток известного аналога [1] и способа-прототипа [2] состоит в ухудшении следующих характеристик:So, the disadvantage of the known analogue [1] and the prototype method [2] is the deterioration of the following characteristics:
- эффективности- effectiveness
- энергоемкости;- energy intensity;
- производительности;- performance;
- экологичности;- environmental friendliness;
- функциональной гибкости (узость спектра применения);- functional flexibility (narrow range of applications);
- производительности процесса обработки;- productivity of the processing process;
- времени обработки.- processing time.
Соответственно, требуемый при стерилизации жидких сред технический результат состоит в улучшении вышеуказанных характеристик.Accordingly, the technical result required during sterilization of liquid media is to improve the above characteristics.
Недостатки способа-прототипа устраняются в предлагаемом способе стерилизации жидкой среды, включающем создание градиента давления в жидкости с формированием ускоренного потока жидкости и воздействием на него бактерицидного излучения, что совпадает с существенными признаками прототипа. При этом после ускорения с формированием локальной декомпрессии, ударной волны и температурных импульсов в его объеме поток жидкой среды резко замедляют, а после воздействуют бактерицидным излучением в виде пульсирующего ультрафиолетового излучения и/или плазменного разряда, формируемого в микропузырьковой жидковоздушной среде, причем величина локальной декомпрессии составляет 0.05-0.5 МПа, скорость потока жидкой среды v>6 м/с, а частота импульсов ультрафиолетового излучения f>5 Гц.The disadvantages of the prototype method are eliminated in the proposed method of sterilization of a liquid medium, including the creation of a pressure gradient in the liquid with the formation of an accelerated fluid flow and exposure to bactericidal radiation, which coincides with the essential features of the prototype. In this case, after acceleration with the formation of local decompression, a shock wave, and temperature pulses in its volume, the liquid flow slows sharply, and then is exposed to bactericidal radiation in the form of pulsating ultraviolet radiation and / or a plasma discharge formed in a microbubble liquid-air medium, and the value of local decompression is 0.05-0.5 MPa, the flow rate of the liquid medium v> 6 m / s, and the frequency of pulses of ultraviolet radiation f> 5 Hz.
Кроме того, поток жидкой среды после резкого замедления расширяют в плоскости, перпендикулярной потоку ультрафиолетового излучения.In addition, the fluid flow after a sharp deceleration is expanded in a plane perpendicular to the ultraviolet radiation flux.
Кроме того, плазменный разряд формируют в виде коронного разряда.In addition, a plasma discharge is formed in the form of a corona discharge.
Итак, рассмотрим работу предлагаемого способа на примере стерилизации балластных вод.So, consider the work of the proposed method on the example of ballast water sterilization.
Высокопроизводительный насос питает блок активизации водного потока, который создает градиент давления в водном массиве, формирует ускоренный поток воды. Затем водный поток подвергается резкому торможению. При этих операциях в нем формируют зоны локальной декомпрессии, ударные волны и температурные импульсы, а затем воздействуют бактерицидным излучением в виде пульсирующего ультрафиолетового излучения и/или плазменного разряда, формируемого в микропузырьковой жидковоздушной среде и перекрывающего сечение водного потока. Одной из форм реализации блока активизации водного потока может быть, например, кавитатор. Однако возможны и другие варианты реализации указанного блока.A high-performance pump feeds the unit for activating the water flow, which creates a pressure gradient in the water mass, forms an accelerated water flow. Then the water stream is subjected to sharp braking. During these operations, local decompression zones, shock waves and temperature pulses are formed in it, and then they are exposed to bactericidal radiation in the form of pulsating ultraviolet radiation and / or a plasma discharge formed in a microbubble liquid-air medium and blocking the cross section of the water stream. One of the forms of implementation of the block activating the water flow may be, for example, a cavitator. However, other implementations of the indicated block are possible.
Сочетанием указанных физических воздействий формируется широкий спектр поражающих факторов - в присутствии УФ (особенно жесткого ультрафиолетового излучения с длиной 185 нм) интенсивно нарабатываются активные радикалы, озон, пероксид водорода (Н2О2) и другие. Активные радикалы эффективно и равномерно растворяются в воде, а затем уничтожают патогенную микрофлору. При этом УФ-излучение существенно стимулирует действие активных радикалов. Кроме того, известно стерилизующее воздействие УФ на ДНК живых структур.A combination of these physical effects forms a wide range of damaging factors - in the presence of UV (especially hard ultraviolet radiation with a length of 185 nm), active radicals, ozone, hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and others are intensively generated. Active radicals efficiently and evenly dissolve in water, and then destroy the pathogenic microflora. In this case, UV radiation significantly stimulates the action of active radicals. In addition, the sterilizing effect of UV on the DNA of living structures is known.
Аналогичное воздействие на стерилизуемые организмы оказывает и формируемый в объеме водного массива плазменный шар, полностью перекрывающий сечение проходящего сквозь него водного потока (для стерилизации полного объема воды). Отметим, что с целью повышения эффективности формирования плазменный разряд создается в микропузырьковой жидковоздушной среде, которая позволяет увеличить площадь поверхности активных межфазных границ и повысить устойчивость горения разряда. При этом облегчается поджиг разряда и уменьшаются энергозатраты на его поддержание, что повышает экономичность способа и надежность его реализации.A similar effect on the sterilized organisms is also exerted by the plasma ball formed in the volume of the water massif, which completely covers the cross section of the water flow passing through it (for sterilization of the total volume of water). Note that in order to increase the formation efficiency, a plasma discharge is created in a microbubble liquid-air medium, which allows increasing the surface area of active interphase boundaries and increasing the stability of discharge burning. This facilitates the ignition of the discharge and reduces the energy consumption for its maintenance, which increases the efficiency of the method and the reliability of its implementation.
Факторы гидромеханического воздействия - декомпрессии и ударных волн характеризуются дополнительным свойством разрушения цитоскелета, хитиновых и целлюлозных оболочек, а также клеточных мембран живых организмов. Импульсы температуры вызывают коагуляцию белков стерилизуемых объектов. Таким образом, формируется широкий спектр поражающих факторов. Причем только их необходимая совокупность способна решить поставленную задачу.Factors of hydromechanical impact - decompression and shock waves are characterized by the additional property of destruction of the cytoskeleton, chitin and cellulose membranes, as well as cell membranes of living organisms. Temperature pulses cause coagulation of proteins of sterilized objects. Thus, a wide range of damaging factors is formed. Moreover, only their necessary combination is capable of solving the task.
Надо также отметить целесообразность сочетания ударных волн с УФ-излучением. Эффективность последнего зачастую снижается с учетом поглощения УФ из-за биообрастания поверхности прозрачной камеры, сквозь которую УФ проникает в водный массив. Роль гидромеханического воздействия ударных волн, кроме его стерилизующей функции, состоит в очистке поверхности корпуса и защитного кварцевого кожуха ультрафиолетового излучателя, что повышает эффективность его работы, а значит и эффективности способа в целом.It should also be noted the advisability of combining shock waves with UV radiation. The effectiveness of the latter is often reduced due to UV absorption due to biofouling of the surface of the transparent chamber, through which the UV penetrates into the water mass. The role of the hydromechanical effect of shock waves, in addition to its sterilizing function, is to clean the surface of the body and the protective quartz casing of the ultraviolet emitter, which increases its efficiency, and hence the effectiveness of the method as a whole.
Один из вариантов создания импульсов декомпрессии, ударных волн и импульсов температуры предполагает использование механизма кавитации. Как известно, при этом скорость схлопывания пузырьков очень высока, и в окрестности точек схлопывания возникают экстремальные параметры - огромные температура и давление. Вблизи точки схлопывания полностью уничтожается патогенная микрофлора, и образуются активные радикалы. Каверны возникают в объеме камеры ультрафиолетового излучателя, причем преимущественно на неоднородностях. В качестве неоднородностей могут служить споры грибков и бактерий, которые затем, при схлопывании пузырька, оказываются в центре схлопывания, играя роль своеобразной мишени.One of the options for creating decompression pulses, shock waves and temperature pulses involves the use of a cavitation mechanism. As you know, the collapse rate of the bubbles is very high, and extreme parameters arise in the vicinity of the collapse points - huge temperature and pressure. Near the collapse point, pathogenic microflora is completely destroyed, and active radicals are formed. Caverns arise in the chamber volume of the ultraviolet emitter, and mainly on inhomogeneities. Spores of fungi and bacteria can serve as inhomogeneities, which then, when the bubble collapses, appear in the center of collapse, playing the role of a kind of target.
Следует отметить целесообразность согласования дозы УФ воздействия со степенью загрязненности воды. Для этого применяют импульсы ультрафиолетового излучения, параметры которых подбирают с использованием следующей эмпирической методики: определяют коэффициент загрязнения воды как отношение значения концентрации в воде контролируемого загрязнителя к его допустимому значению, и скважность импульсов УФ-излучения изменяют пропорционально коэффициенту загрязнения воды. Диапазон скважностей с учетом проведенного анализа выбирают достаточным для полного охвата реальных технических задач.It should be noted the advisability of matching the dose of UV exposure with the degree of water pollution. For this, pulses of ultraviolet radiation are used, the parameters of which are selected using the following empirical method: they determine the coefficient of water pollution as the ratio of the concentration of water in the controlled pollutant to its permissible value, and the duty cycle of the UV radiation pulses is changed proportionally to the coefficient of water pollution. The range of duty cycle, taking into account the analysis, is chosen sufficient to fully cover the real technical problems.
Значение формируемой локальной декомпрессии выбирают от 0.05 до 0.5 МПа с учетом необходимой вероятности стерилизации объектов в различных практических задачах. Этот диапазон давлений предполагает режимы воздействия от мягкого докавитационного до режима жесткой кавитации. При этом учтено, что некоторые жидкие среды (молоко, соки) требуют обработки в докавитационном режиме, поскольку при воздействии жестких воздействий могут ухудшаться их потребительские качества. Другие объекты (балластные воды) требуют применения более жесткого кавитационного режима.The value of the formed local decompression is chosen from 0.05 to 0.5 MPa, taking into account the necessary probability of sterilization of objects in various practical problems. This pressure range suggests exposure modes from soft pre-cavitation to hard cavitation. At the same time, it was taken into account that some liquid media (milk, juices) require processing in the pre-cavitation mode, because under the influence of harsh influences their consumer qualities may deteriorate. Other objects (ballast water) require the use of a more severe cavitation regime.
Исходя из тех же физических предпосылок поток воды разгоняют до скорости v>6 м/с, а УФ-излучение подают в виде импульсов с частотой f>5 Гц.Based on the same physical premises, the water flow is accelerated to a speed of v> 6 m / s, and UV radiation is supplied in the form of pulses with a frequency of f> 5 Hz.
Для увеличения мощности гидромеханических и температурных стерилизующих факторов, а также для увеличения экспозиционной дозы УФ-излучения на завершающем этапе процесса осуществляют замедление потока жидкости путем его расширения в плоскости, перпендикулярной потоку УФ-излучения. При этом возрастает облучаемая ультрафиолетом площадь потока, что позволяет снизить мощность используемых УФ ламп (с увеличением их числа) при увеличении дозы УФ воздействия с учетом большего времени экспозиции. Снижение мощности УФ-излучателей повышает надежность их работы, повышение же облучаемой площади увеличивает стерилизующий эффект, особенно при уменьшении толщины слоя, обрабатываемого УФ-излучением.To increase the power of hydromechanical and temperature sterilizing factors, as well as to increase the exposure dose of UV radiation at the final stage of the process, the fluid flow is slowed down by expanding it in a plane perpendicular to the UV radiation flux. At the same time, the flux area irradiated by ultraviolet increases, which reduces the power of the used UV lamps (with an increase in their number) with an increase in the dose of UV exposure, taking into account the longer exposure time. Reducing the power of UV emitters increases the reliability of their work, while increasing the irradiated area increases the sterilizing effect, especially when reducing the thickness of the layer treated with UV radiation.
В случае недостаточной эффективности стерилизующего воздействия плазменного шара в пристеночной области дополнительно формируют коронный разряд на границе раздела сред. Границей раздела газ/жидкость может служить как поверхность газового пузырька внутри жидкости, так и свободная поверхность потока жидкости. Применение указанной формы разряда обеспечивает стабильность процесса обработки воды, необходимую экологичность и экономичность установки.In case of insufficient effectiveness of the sterilizing effect of the plasma ball in the wall region, a corona discharge is additionally formed at the interface. The gas / liquid interface can be either the surface of the gas bubble inside the liquid or the free surface of the liquid flow. The use of this form of discharge ensures the stability of the water treatment process, the necessary environmental friendliness and efficiency of the installation.
Итак, предложен способ стерилизации жидкой среды, включающий создание градиента давления в водном массиве с формированием ускоренного потока воды и воздействием на него бактерицидного излучения, отличающийся тем, что после ускорения с формированием локальной декомпрессии, ударной волны и температурных импульсов в его объеме поток жидкой среды резко замедляют, а после воздействуют бактерицидным излучением в виде пульсирующего ультрафиолетового излучения и/или плазменного разряда, формируемого в микропузырьковой жидковоздушной среде, причем величина локальной декомпрессии составляет 0.05-0.5 МПа, скорость потока жидкой среды v>6 м/с, а частота импульсов ультрафиолетового излучения f>5 Гц.So, a method for sterilizing a liquid medium has been proposed, including creating a pressure gradient in the water mass with the formation of an accelerated water flow and exposure to bactericidal radiation, characterized in that after acceleration with the formation of local decompression, a shock wave and temperature pulses in its volume, the liquid flow is sharp slow down, and then act on bactericidal radiation in the form of pulsating ultraviolet radiation and / or a plasma discharge formed in a microbubble liquid-air medium , The magnitude of local decompression is 0.05-0.5 MPa, the liquid flow velocity v> 6 m / s, and ultraviolet radiation pulse frequency f> 5Hz.
Кроме того, поток жидкой среды после резкого замедления расширяют в плоскости, перпендикулярной потоку ультрафиолетового излучения.In addition, the fluid flow after a sharp deceleration is expanded in a plane perpendicular to the ultraviolet radiation flux.
Кроме того, плазменный разряд формируют в виде коронного разряда.In addition, a plasma discharge is formed in the form of a corona discharge.
Далее покажем, что именно благодаря существенным отличиям предлагаемого способа обеспечивается требуемый технический результат.Next, we show that it is thanks to the significant differences of the proposed method that the required technical result is provided.
То, что воздействие на содержащиеся в жидкой среде микроорганизмы осуществляют созданием градиента давления в водном массиве с формированием ускоренного потока воды и воздействием на него бактерицидного излучения, причем после ускорения с формированием локальной декомпрессии, ударной волны и температурных импульсов в его объеме поток жидкой среды резко замедляют, а после воздействуют бактерицидным излучением в виде пульсирующего ультрафиолетового излучения и/или плазменного разряда, формируемого в микропузырьковой жидковоздушной среде, снижает суммарную энергоемкость способа, т.к. позволяет оптимально распределить воздействующую энергию на требуемые поражающие факторы процесса стерилизации. При этом обеспечиваются необходимая эффективность, экологичность и надежность процесса стерилизации за счет широкого спектра поражающих факторов. При этом повышается производительность и снижаются временные затраты.The fact that the microorganisms contained in the liquid medium are affected by creating a pressure gradient in the water mass with the formation of an accelerated water flow and exposure to bactericidal radiation, and after acceleration with the formation of local decompression, a shock wave and temperature pulses in its volume, the liquid flow sharply slows down and then they are exposed to bactericidal radiation in the form of pulsating ultraviolet radiation and / or a plasma discharge formed in a microbubble liquid-air environment, reduces the total energy intensity of the method, because allows you to optimally distribute the affecting energy to the required damaging factors of the sterilization process. At the same time, the necessary efficiency, environmental friendliness and reliability of the sterilization process are ensured due to a wide range of damaging factors. This increases productivity and reduces time costs.
Причем формирование локальной декомпрессии величиной от 0.05 до 0.5 МПа обеспечивает необходимую эффективность процесса стерилизации, особенно в части дозирования механического поражающего фактора с учетом необходимости его применения к объектам различной структурной прочности - от «нежных» объектов - молока и соков до воздействия на живые организмы с твердыми элементами структуры (оболочкой, скелетом) в балластных и сточных водах.Moreover, the formation of local decompression from 0.05 to 0.5 MPa provides the necessary efficiency of the sterilization process, especially in terms of dosing a mechanical damaging factor, taking into account the need for its application to objects of various structural strengths - from “tender” objects - milk and juices to exposure to living organisms with solid structural elements (shell, skeleton) in ballast and wastewater.
Ускорение жидкости до скорости v>6 м/с и подача УФ-излучения в виде импульсов с частотой f>5 Гц позволяют обеспечить необходимую экспозицию при реальных размерах предполагаемой установки, реализующей предлагаемый способ, а также сообщает ему функциональную гибкость (расширяет спектр применения). Действительно, жидкие пищевые среды, например молоко, соки, как уже отмечалось, рекомендуется обрабатывать в докавитационном режиме, т.е при скоростях потока менее 20 м/с, а балластные воды в ряде случаев требуют более жесткой обработки с выходом в режим кавитации. При этом также повышается экономическая эффективность стерилизации жидких сред с использованием предлагаемого способа, т.к. маневрирование скоростью потока обрабатываемой жидкости и скважностью импульсов ультрафиолетового излучения позволяет соотносить энергетические затраты со степенью загрязненности жидкости.The acceleration of the fluid to a speed of v> 6 m / s and the supply of UV radiation in the form of pulses with a frequency of f> 5 Hz allow us to provide the necessary exposure for the actual dimensions of the proposed installation that implements the proposed method, and also gives it functional flexibility (extends the range of applications). Indeed, liquid food media, such as milk, juices, as already noted, are recommended to be processed in pre-cavitation mode, i.e. at flow velocities of less than 20 m / s, and in some cases ballast water requires more stringent treatment with access to cavitation mode. This also increases the economic efficiency of sterilization of liquid media using the proposed method, because maneuvering the flow rate of the treated fluid and the duty cycle of the pulses of ultraviolet radiation allows you to correlate energy costs with the degree of contamination of the fluid.
То, что замедление водного потока осуществляют путем его расширения в плоскости, перпендикулярной потоку УФ-излучения, позволяет повысить производительность процесса обработки при сохранении необходимого времени экспозиции водного массива для Уф-излучения.The fact that the water flow is slowed down by expanding it in a plane perpendicular to the UV radiation flux makes it possible to increase the productivity of the processing process while maintaining the required exposure time of the water mass for UV radiation.
То, что плазменный разряд формируют в виде коронного разряда, позволяет повысить надежность стерилизации, экологичность и эффективность способа.The fact that the plasma discharge is formed in the form of a corona discharge can improve the sterilization reliability, environmental friendliness and efficiency of the method.
Приведем ряд практических примеров применения предлагаемого способа.Here are a number of practical examples of the application of the proposed method.
Пример №1Example No. 1
Готовили образец, содержащий смесь живых микроорганизмов размером от 10 мкм до 2 см (дафнии, коловратки, мотыль, яйца артемии, сине-зеленые водоросли общей биомассой 3,801 мг/л воды). С помощью насоса производительностью 1 м3/ч образец пропускали через блок активизации водного потока, затем водный поток подвергали резкому торможению, с помощью чего формировали локальную декомпрессию величиной 0,05 МПа, ускоряли поток воды до скорости v=6,1 м/с. Затем образец облучали УФ-излучением с длиной волны 185 нм в виде импульсов с частотой f=5,5 Гц, причем водный поток замедляли путем его расширения в плоскости, перпендикулярной потоку УФ-излучения, в 2.5 раза. Затем образец пропускали через ячейку, в которой создавали плазменный разряд, перекрывавший сечение, проходящее через него водного потока. Параметры разряда следующие: диаметр электрода d=10 мм, напряжение на электроде - 850 В. Для его возбуждения использовали медные электроды, вмонтированные в стенки ячейки, и пропускали ток 3 А, а к пропускаемой воде добавляли микропузырьки воздуха из компрессора мощностью 5 кВт под давлением 5 атм. Объем образца составил 10 л. Время обработки образца составило 36 с. Контроль жизнеспособности микроорганизмов в образце проводили методом световой микроскопии. Из образца отбирали 10 проб объемом v1=10 мкл, помещали в камеру Горяева на предметное стекло, прикрывали покровным стеклом и микроскопировали при увеличении 1×40-1×400. В результате подсчета определили жизнеспособность, которая составила 0 штук/мл, что соответствует санитарным нормам для балластных вод.A sample was prepared containing a mixture of living microorganisms ranging in size from 10 μm to 2 cm (daphnia, rotifers, bloodworms, brine shrimp eggs, blue-green algae with a total biomass of 3.801 mg / l of water). Using a pump with a capacity of 1 m 3 / h, the sample was passed through the water flow activating unit, then the water flow was subjected to sharp braking, with the help of which a local decompression of 0.05 MPa was formed, the water flow was accelerated to a speed of v = 6.1 m / s. Then, the sample was irradiated with UV radiation with a wavelength of 185 nm in the form of pulses with a frequency f = 5.5 Hz, and the water flow was slowed down by expanding it in the plane perpendicular to the UV radiation flux by 2.5 times. Then, the sample was passed through a cell in which a plasma discharge was created, blocking the cross section passing through it of the water flow. The discharge parameters are as follows: the diameter of the electrode is d = 10 mm, the voltage on the electrode is 850 V. For its excitation, copper electrodes mounted on the cell walls were used and a current of 3 A was passed, and microbubbles of air from a compressor with a power of 5 kW under pressure were added to the transmitted water 5 atm. The sample volume was 10 liters. The sample processing time was 36 s. The viability of microorganisms in the sample was controlled by light microscopy. 10 samples were taken from the sample with a volume of v1 = 10 μl, placed in a Goryaev chamber on a glass slide, covered with a coverslip, and microscopied at a magnification of 1 × 40-1 × 400. As a result of the calculation, viability was determined, which amounted to 0 pieces / ml, which corresponds to sanitary standards for ballast water.
Пример №2Example No. 2
Готовили образец, содержащий смесь живых микроорганизмов размером от 10 мкм до 2 см (дафнии, коловратки, мотыль, яйца артемии, сине-зеленые водоросли общей биомассой 3,801 мг/л воды). С помощью насоса производительностью 1 м3/ч образец пропускали через блок активизации водного потока, затем водный поток подвергали резкому торможению, с помощью чего формировали локальную декомпрессию величиной 0,5 МПа, температурные импульсы амплитудой 105°С и ускоряли поток воды до скорости v, равной 7 м/с. Затем образец облучали УФ-излучением с длиной волны 185 нм в виде импульсов с частотой f=6 Гц и скважностью 50, причем водный поток замедляли путем его расширения в плоскости, перпендикулярной потоку УФ-излучения, в 2.5 раза. Объем образца составил 10 л. Время обработки образца составило 36 с. Контроль жизнеспособности микроорганизмов в образце проводили методом световой микроскопии. Из образца отбирали 10 проб объемом v1=10 мкл, помещали в камеру Горяева на предметное стекло, прикрывали покровным стеклом и микроскопировали при увеличении 1×40-1×400. В результате подсчета определили жизнеспособность, которая составила 9 штук/мл, что соответствует санитарным нормам для балластных вод.A sample was prepared containing a mixture of living microorganisms ranging in size from 10 μm to 2 cm (daphnia, rotifers, bloodworms, brine shrimp eggs, blue-green algae with a total biomass of 3.801 mg / l of water). Using a pump with a capacity of 1 m 3 / h, the sample was passed through the water flow activating unit, then the water flow was subjected to sharp braking, with the help of which a local decompression of 0.5 MPa was formed, temperature pulses with an amplitude of 105 ° C and accelerated water flow to a speed of v, equal to 7 m / s. Then the sample was irradiated with UV radiation with a wavelength of 185 nm in the form of pulses with a frequency of f = 6 Hz and a duty cycle of 50, and the water flow was slowed down by expanding it in the plane perpendicular to the UV radiation flux by 2.5 times. The sample volume was 10 liters. The sample processing time was 36 s. The viability of microorganisms in the sample was controlled by light microscopy. 10 samples were taken from the sample with a volume of v1 = 10 μl, placed in a Goryaev chamber on a glass slide, covered with a coverslip, and microscopied at a magnification of 1 × 40-1 × 400. As a result of the calculation, viability was determined, which amounted to 9 pieces / ml, which corresponds to sanitary standards for ballast water.
Пример №3Example No. 3
Готовили образец, содержащий смесь живых микроорганизмов размером от 10 мкм до 2 см (дафнии, коловратки, мотыль, яйца артемии, сине-зеленые водоросли общей биомассой 3,906 мг/л яблочного сока). С помощью насоса производительностью 1 м3/ч образец пропускали через блок активизации жидкостного потока, который затем подвергали резкому торможению, с помощью чего формировали локальную декомпрессию величиной 0,05 МПа, температурные импульсы амплитудой 110°С и ускоряли поток воды до скорости v, равной 6,1 м/с. Затем образец облучали УФ-излучением в виде импульсов с частотой f=5,5 Гц и скважностью 2,75, причем водный поток замедляли путем его расширения в плоскости, перпендикулярной потоку-УФ излучения, в 2.5 раза. Объем образца составил 3 л. Время обработки образца составило 12 с. Контроль жизнеспособности микроорганизмов в образце проводили методом световой микроскопии. Из образца отбирали 10 проб объемом v1=10 мкл, помещали в камеру Горяева на предметное стекло, прикрывали покровным стеклом и микроскопировали при увеличении 1×40-1×400. В результате подсчета определили жизнеспособность, которая составила 0 штук/мл, что соответствует санитарным нормам для пищевых продуктов.A sample was prepared containing a mixture of living microorganisms ranging in size from 10 μm to 2 cm (daphnia, rotifers, bloodworms, brine shrimp eggs, blue-green algae with a total biomass of 3.906 mg / l apple juice). Using a pump with a capacity of 1 m 3 / h, the sample was passed through a unit for activating a liquid flow, which was then subjected to sharp braking, which formed a local decompression of 0.05 MPa, temperature pulses with an amplitude of 110 ° C and accelerated the flow of water to a speed v equal to v 6.1 m / s. Then, the sample was irradiated with UV radiation in the form of pulses with a frequency f = 5.5 Hz and a duty cycle of 2.75, and the water flow was slowed down by expanding it in the plane perpendicular to the UV radiation flux by 2.5 times. The sample volume was 3 liters. The sample processing time was 12 s. The viability of microorganisms in the sample was controlled by light microscopy. 10 samples were taken from the sample with a volume of v1 = 10 μl, placed in a Goryaev chamber on a glass slide, covered with a coverslip, and microscopied at a magnification of 1 × 40-1 × 400. As a result of the calculation, viability was determined, which amounted to 0 pieces / ml, which corresponds to sanitary standards for food products.
Пример №4Example No. 4
Готовили образец, содержащий смесь живых микроорганизмов размером от 10 мкм до 2 см (дафнии, коловратки, мотыль, яйца артемии, сине-зеленые водоросли общей биомассой 3,801 мг/л яблочного сока). С помощью насоса производительностью 1 м3/ч образец пропускали через блок активизации жидкостного потока, последний затем подвергали резкому торможению, с помощью чего формировали локальную декомпрессию величиной 0,05 МПа, температурные импульсы амплитудой 110°С и ускоряли поток воды до скорости v, равной 7 м/с. Затем образец облучали УФ-излучением в виде импульсов с частотой f=6 Гц и скважностью 50, причем водный поток замедляли путем его расширения в плоскости, перпендикулярной потоку УФ-излучения, в 2.5 раза. Объем образца составил 3 л. Время обработки образца составило 12 с. Контроль жизнеспособности микроорганизмов в образце проводили методом световой микроскопии. Из образца отбирали 10 проб объемом v1=10 мкл, помещали в камеру Горяева на предметное стекло, прикрывали покровным стеклом и микроскопировали при увеличении 1×40-1×400. В результате подсчета определили жизнеспособность, которая составила 0 штук/мл, что соответствует санитарным нормам для пищевых продуктов.A sample was prepared containing a mixture of living microorganisms ranging in size from 10 μm to 2 cm (daphnia, rotifers, bloodworms, brine shrimp eggs, blue-green algae with a total biomass of 3.801 mg / l apple juice). Using a pump with a capacity of 1 m 3 / h, the sample was passed through a fluid flow activating unit, the latter was then subjected to sharp braking, with the help of which a local decompression of 0.05 MPa was formed, temperature pulses with an amplitude of 110 ° C and accelerated water flow to a speed v equal to v 7 m / s. Then, the sample was irradiated with UV radiation in the form of pulses with a frequency of f = 6 Hz and a duty cycle of 50, and the water flow was slowed down by expanding it in the plane perpendicular to the UV radiation flux by 2.5 times. The sample volume was 3 liters. The sample processing time was 12 s. The viability of microorganisms in the sample was controlled by light microscopy. 10 samples were taken from the sample with a volume of v1 = 10 μl, placed in a Goryaev chamber on a glass slide, covered with a coverslip, and microscopied at a magnification of 1 × 40-1 × 400. As a result of the calculation, viability was determined, which amounted to 0 pieces / ml, which corresponds to sanitary standards for food products.
Пример №5Example No. 5
Готовили образец, содержащий смесь живых микроорганизмов размером от 10 мкм до 2 см (дафнии, коловратки, мотыль, яйца артемии, сине-зеленые водоросли общей биомассой 3,714 мг/л молока). С помощью насоса производительностью 1 м3/ч образец пропускали через блок активизации водного потока, затем водный поток подвергали резкому торможению, с помощью чего формировали локальную декомпрессию величиной 0,05 МПа, температурные импульсы амплитудой 110°С и ускоряли поток воды до скорости v, равной 6,1 м/с. Затем образец облучали УФ-излучением в виде импульсов с частотой f=5,5 Гц и скважностью 1,75, причем водный поток замедляли путем его расширения в плоскости, перпендикулярной потоку УФ-излучения, в 2.5 раза. Объем образца составил 3 л. Время обработки образца составило 12 с. Контроль жизнеспособности микроорганизмов в образце проводили методом световой микроскопии. Из образца отбирали 10 проб объемом v1=10 мкл, помещали в камеру Горяева на предметное стекло, прикрывали покровным стеклом и микроскопировали при увеличении 1×40-1×400. В результате подсчета определили жизнеспособность, которая составила 0 штук/мл, что соответствует санитарным нормам для молочных продуктов.A sample was prepared containing a mixture of living microorganisms ranging in size from 10 μm to 2 cm (daphnia, rotifers, bloodworms, brine shrimp eggs, blue-green algae with a total biomass of 3.714 mg / l milk). Using a pump with a capacity of 1 m 3 / h, the sample was passed through the water flow activating unit, then the water flow was subjected to sharp braking, with the help of which a local decompression of 0.05 MPa was formed, temperature pulses with an amplitude of 110 ° C and accelerated water flow to a speed of v, equal to 6.1 m / s. Then, the sample was irradiated with UV radiation in the form of pulses with a frequency f = 5.5 Hz and a duty cycle of 1.75, and the water flow was slowed down by expanding it in the plane perpendicular to the UV radiation flux by 2.5 times. The sample volume was 3 liters. The sample processing time was 12 s. The viability of microorganisms in the sample was controlled by light microscopy. 10 samples were taken from the sample with a volume of v1 = 10 μl, placed in a Goryaev chamber on a glass slide, covered with a coverslip, and microscopied at a magnification of 1 × 40-1 × 400. As a result of the calculation, viability was determined, which amounted to 0 pieces / ml, which corresponds to sanitary standards for dairy products.
Пример №6Example No. 6
Готовили образец, содержащий смесь живых микроорганизмов размером от 10 мкм до 2 см (дафнии, коловратки, мотыль, яйца артемии, синезеленые водоросли общей биомассой 4,125 мг/л молока). С помощью насоса производительностью 1 м3/ч образец пропускали через блок активизации водного потока, затем водный поток подвергали резкому торможению, с помощью чего формировали локальную декомпрессию величиной 0,05 МПа, температурные импульсы амплитудой 110°С и ускоряли поток воды до скорости v, равной 7 м/с. Затем образец облучали УФ-излучением в виде импульсов с частотой f=6 Гц и скважностью 50, причем водный поток замедляли путем его расширения в плоскости, перпендикулярной потоку УФ-излучения, в 2.5 раза. Объем образца составил 5 л. Время обработки образца составило 18 с. Контроль жизнеспособности микроорганизмов в образце проводили методом световой микроскопии. Из образца отбирали 10 проб объемом v1=10 мкл, помещали в камеру Горяева на предметное стекло, прикрывали покровным стеклом и микроскопировали при увеличении 1×40-1×400. В результате подсчета определили жизнеспособность, которая составила 0 штук/мл, что соответствует санитарным нормам для молочных продуктов.A sample was prepared containing a mixture of living microorganisms ranging in size from 10 μm to 2 cm (daphnia, rotifers, bloodworms, brine shrimp eggs, blue-green algae with a total biomass of 4.125 mg / l milk). Using a pump with a capacity of 1 m 3 / h, the sample was passed through the water flow activating unit, then the water flow was subjected to sharp braking, with the help of which a local decompression of 0.05 MPa was formed, temperature pulses with an amplitude of 110 ° C and accelerated water flow to a speed of v, equal to 7 m / s. Then, the sample was irradiated with UV radiation in the form of pulses with a frequency of f = 6 Hz and a duty cycle of 50, and the water flow was slowed down by expanding it in the plane perpendicular to the UV radiation flux by 2.5 times. The sample volume was 5 l. The sample processing time was 18 s. The viability of microorganisms in the sample was controlled by light microscopy. 10 samples were taken from the sample with a volume of v1 = 10 μl, placed in a Goryaev chamber on a glass slide, covered with a coverslip, and microscopied at a magnification of 1 × 40-1 × 400. As a result of the calculation, viability was determined, which amounted to 0 pieces / ml, which corresponds to sanitary standards for dairy products.
Пример №7Example No. 7
Готовили образец, содержащий смесь живых микроорганизмов размером от 10 мкм до 2 см (дафнии, коловратки, мотыль, яйца артемии, сине-зеленые водоросли общей биомассой 3,801 мг/л воды). С помощью насоса производительностью 1 м3/час образец пропускали через блок активизации водного потока, затем водный поток подвергали резкому торможению, с помощью чего формировали локальную декомпрессию величиной 0,05 МПа, ускоряли поток воды до скорости v=6,1 м/с. Затем образец пропускали через ячейку, в которой создавали плазменный разряд, перекрывавший сечение проходящего через него водного потока. Параметры разряда следующие: диаметр электрода d=10 мм, напряжение на электроде - 850 В. Для его возбуждения использовали медные электроды, вмонтированные в стенки ячейки, и пропускали ток 3 А, а к пропускаемой воде добавляли микропузырьки воздуха из компрессора мощностью 5 кВт под давлением 5 атм. Объем образца составил 10 л. Время обработки образца составило 36 с. Контроль жизнеспособности микроорганизмов в образце проводили методом световой микроскопии. Из образца отбирали 10 проб объемом v1=10 мкл, помещали в камеру Горяева на предметное стекло, прикрывали покровным стеклом и микроскопировали при увеличении 1×40-1×400. В результате подсчета определили жизнеспособность, которая составила 0 штук/мл, что соответствует санитарным нормам для балластных вод.A sample was prepared containing a mixture of living microorganisms ranging in size from 10 μm to 2 cm (daphnia, rotifers, bloodworms, brine shrimp eggs, blue-green algae with a total biomass of 3.801 mg / l of water). Using a pump with a capacity of 1 m 3 / h, the sample was passed through the water flow activating unit, then the water flow was subjected to sharp braking, with the help of which a local decompression of 0.05 MPa was formed, and the water flow was accelerated to a speed of v = 6.1 m / s. Then, the sample was passed through a cell in which a plasma discharge was created, overlapping the cross section of the water flow passing through it. The discharge parameters are as follows: the diameter of the electrode is d = 10 mm, the voltage on the electrode is 850 V. For its excitation, copper electrodes mounted on the cell walls were used and a current of 3 A was passed, and microbubbles of air from a compressor with a power of 5 kW under pressure were added to the transmitted water 5 atm. The sample volume was 10 liters. The sample processing time was 36 s. The viability of microorganisms in the sample was controlled by light microscopy. 10 samples were taken from the sample with a volume of v1 = 10 μl, placed in a Goryaev chamber on a glass slide, covered with a coverslip, and microscopied at a magnification of 1 × 40-1 × 400. As a result of the calculation, viability was determined, which amounted to 0 pieces / ml, which corresponds to sanitary standards for ballast water.
Таким образом, показано, что требуемый технический результат действительно достигается за счет существенных отличий предлагаемого способа.Thus, it is shown that the required technical result is really achieved due to significant differences of the proposed method.
Проведенные эксперименты показали реализуемость предлагаемого изобретения.The experiments showed the feasibility of the invention.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006123520/15A RU2325329C2 (en) | 2006-07-03 | 2006-07-03 | Method of liquid mediums sterilization |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006123520/15A RU2325329C2 (en) | 2006-07-03 | 2006-07-03 | Method of liquid mediums sterilization |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006123520A RU2006123520A (en) | 2008-01-20 |
| RU2325329C2 true RU2325329C2 (en) | 2008-05-27 |
Family
ID=39108006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006123520/15A RU2325329C2 (en) | 2006-07-03 | 2006-07-03 | Method of liquid mediums sterilization |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2325329C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2436647C1 (en) * | 2010-06-22 | 2011-12-20 | Анатолий Яковлевич Картелев | Method and device to develop high and ultrahigh pressures in liquid |
| RU2637026C1 (en) * | 2016-11-14 | 2017-11-29 | Юрий Павлович Скакунов | Method and device for treating aqueous medium in stream |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0474324A1 (en) * | 1990-08-27 | 1992-03-11 | S.A.V.A. Societa Per Le Applicazioni Del Vuoto Atmosferico | Method and device for the elimination of noxious animals from plants |
| RU2001882C1 (en) * | 1991-11-29 | 1993-10-30 | Малое научно-производственное предпри тие "Мелитта" | Method for removal of organic matter from sewage |
| RU2116264C1 (en) * | 1997-11-21 | 1998-07-27 | Козлов Анатолий Иванович | Method for sewage treatment |
| RU2129991C1 (en) * | 1995-09-18 | 1999-05-10 | Мурашко Вячеслав Михайлович | Method of cleaning and disinfecting water |
| RU2209772C2 (en) * | 2001-05-03 | 2003-08-10 | Вятский государственный университет | Method of detoxification of water involving synergetic effect |
| US20040050877A1 (en) * | 2002-09-13 | 2004-03-18 | Mototsugu Ono | Sterilizing and disinfecting apparatus |
| RU2240984C1 (en) * | 2003-11-05 | 2004-11-27 | Дочернее открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро нефтеаппаратуры" Открытого акционерного общества "Газпром" | Method of treatment of water and water solutions |
| RU2276103C2 (en) * | 2004-06-16 | 2006-05-10 | Индивидуальный предприниматель без образования юридического лица Ващенко Юрий Ефимович (ИПБОЮЛ Ващенко Ю.Е.) | Method of decontamination of liquids and the installation for its realization |
-
2006
- 2006-07-03 RU RU2006123520/15A patent/RU2325329C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0474324A1 (en) * | 1990-08-27 | 1992-03-11 | S.A.V.A. Societa Per Le Applicazioni Del Vuoto Atmosferico | Method and device for the elimination of noxious animals from plants |
| RU2001882C1 (en) * | 1991-11-29 | 1993-10-30 | Малое научно-производственное предпри тие "Мелитта" | Method for removal of organic matter from sewage |
| RU2129991C1 (en) * | 1995-09-18 | 1999-05-10 | Мурашко Вячеслав Михайлович | Method of cleaning and disinfecting water |
| RU2116264C1 (en) * | 1997-11-21 | 1998-07-27 | Козлов Анатолий Иванович | Method for sewage treatment |
| RU2209772C2 (en) * | 2001-05-03 | 2003-08-10 | Вятский государственный университет | Method of detoxification of water involving synergetic effect |
| US20040050877A1 (en) * | 2002-09-13 | 2004-03-18 | Mototsugu Ono | Sterilizing and disinfecting apparatus |
| RU2240984C1 (en) * | 2003-11-05 | 2004-11-27 | Дочернее открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро нефтеаппаратуры" Открытого акционерного общества "Газпром" | Method of treatment of water and water solutions |
| RU2276103C2 (en) * | 2004-06-16 | 2006-05-10 | Индивидуальный предприниматель без образования юридического лица Ващенко Юрий Ефимович (ИПБОЮЛ Ващенко Ю.Е.) | Method of decontamination of liquids and the installation for its realization |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2436647C1 (en) * | 2010-06-22 | 2011-12-20 | Анатолий Яковлевич Картелев | Method and device to develop high and ultrahigh pressures in liquid |
| RU2637026C1 (en) * | 2016-11-14 | 2017-11-29 | Юрий Павлович Скакунов | Method and device for treating aqueous medium in stream |
| EP3321233A1 (en) | 2016-11-14 | 2018-05-16 | Iurii Pavlovich Skakunov | Method and device for in-stream aqueous medium treatment |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006123520A (en) | 2008-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4750004B2 (en) | Apparatus and method for treating a liquid medium | |
| Gogate | Application of cavitational reactors for water disinfection: Current status and path forward | |
| Kosel et al. | Efficient inactivation of MS-2 virus in water by hydrodynamic cavitation | |
| WO2000058824A1 (en) | Method and system for consistent cluster operational data in a server cluster using a quorum of replicas | |
| Wu et al. | The effects of ultrasound on cyanobacteria | |
| US3672823A (en) | Method of sterilizing liquids | |
| US7595003B2 (en) | On-board water treatment and management process and apparatus | |
| JP4261955B2 (en) | Water purification method and apparatus | |
| CN101883738B (en) | Apparatus and method for ballast water treatment | |
| WO2008127135A1 (en) | Method for treating water and aqueous solutions by means of a gas-discharge plasma and a device for carrying out said method | |
| WO2010035421A1 (en) | Apparatus for water treatment | |
| Ghasemi et al. | A review of pulsed power systems for degrading water pollutants ranging from microorganisms to organic compounds | |
| KR100363833B1 (en) | Ultraviolet light generating device for processing beverage using microwave | |
| CN101781053A (en) | Method and device for killing algae and bacteria in pipeline transportation of marine ballast water | |
| JP2006007184A (en) | Method and apparatus for treating ballast water | |
| JP2005021814A (en) | Method and apparatus for treating ballast water | |
| CN105461006A (en) | Cavitation plasma water treatment device and method | |
| RU2325329C2 (en) | Method of liquid mediums sterilization | |
| WO2000058224A1 (en) | Reactor for cleaning and disinfection of aquatic media | |
| RU2188798C1 (en) | Method of decontamination of liquid media | |
| Vasilyak | Ultrasound application in systems for the disinfection of water | |
| Mizgiryov et al. | USING HYDRODYNAMIC CAVITATORS FOR WASTEWATER POST-TREATMENT AND DESINFECTION | |
| US20200360890A1 (en) | Acoustic waves treatment device and method | |
| KR101254551B1 (en) | An aquarium type sterilizer | |
| KR100455720B1 (en) | Apparatus for activating energy using ultrasonic vibration |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090704 |