[go: up one dir, main page]

RU2558889C2 - Method of producing and storage of melt water - Google Patents

Method of producing and storage of melt water Download PDF

Info

Publication number
RU2558889C2
RU2558889C2 RU2013139908/05A RU2013139908A RU2558889C2 RU 2558889 C2 RU2558889 C2 RU 2558889C2 RU 2013139908/05 A RU2013139908/05 A RU 2013139908/05A RU 2013139908 A RU2013139908 A RU 2013139908A RU 2558889 C2 RU2558889 C2 RU 2558889C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
ice
melt water
temperature
melt
Prior art date
Application number
RU2013139908/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013139908A (en
Inventor
Сергей Александрович Бучик
Original Assignee
Сергей Александрович Бучик
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Александрович Бучик filed Critical Сергей Александрович Бучик
Priority to RU2013139908/05A priority Critical patent/RU2558889C2/en
Priority to PCT/RU2014/000641 priority patent/WO2015030631A1/en
Publication of RU2013139908A publication Critical patent/RU2013139908A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2558889C2 publication Critical patent/RU2558889C2/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/22Treatment of water, waste water, or sewage by freezing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/10Inorganic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/30Organic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/02Temperature
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2307/00Location of water treatment or water treatment device
    • C02F2307/10Location of water treatment or water treatment device as part of a potable water dispenser, e.g. for use in homes or offices

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Water Treatments (AREA)

Abstract

FIELD: heating.
SUBSTANCE: invention relates to the method of water treatment by a crystallisation method and can be used in household activities, food industry and medicine. The method of producing and storage of melt water includes water freezing in a heat insulated vessel 3 until obtaining a mass of cleaned ice, drainage of the liquid concentrate of organic and inorganic admixtures, melting of the ice layer at a positive temperature until producing melt water and its storage at a positive temperature. Cooling, crystallisation of water and thawing of ice are performed by means of contacting to heat-conducting walls of cooling and heating elements 15 located outside the working vessel 3. At the initial stage of melting of the surface layer of ice melt water amounting 3.0-5.0 wt % is drained in the sewerage, and another part of the treated melt water is stored in the heat insaulated vessel 3 in the temperature control mode at its maximum density and temperature of + 40°C.
EFFECT: invention allows providing the improvement of quality of the treated melt water, and also increasing the duration of its storage.
1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к способу очистки воды методом перекристаллизации, улучшающим ее биологические свойства путем изменения структуры воды, оптимизации ее окислительно-восстановительного потенциала (ОВП), pH, удаления растворенных в ней органических и неорганических веществ и газов, и может быть использовано в быту, пищевой промышленности и медицине.The invention relates to a method of water purification by recrystallization, which improves its biological properties by changing the structure of water, optimizing its redox potential (ORP), pH, removing dissolved organic and inorganic substances and gases, and can be used in everyday life, food industry and medicine.

Известен способ улучшения качества питьевой воды вымораживанием, заключающийся в замораживании исходной воды, дроблении льда и его таянии. Замораживание воды проводят до 70-90% от ее объема, таяние льда осуществляют путем теплоизоляции его боковых и нижней поверхностей до образования 30-55% от объема талого стока с последующим его удалением (Патент РФ №2077160, МПК C02F 1/22, опубл. 10.04.1997 г.).A known method of improving the quality of drinking water by freezing, which consists in freezing the source water, crushing the ice and its melting. Freezing water is carried out up to 70-90% of its volume, melting ice is carried out by thermal insulation of its lateral and lower surfaces to form 30-55% of the volume of melt runoff with its subsequent removal (RF Patent No. 2077160, IPC C02F 1/22, publ. 04/10/1997).

К недостаткам вышеприведенного способа можно отнести низкое качество очищенной талой воды и быструю потерю ее органолептических и биологически активных свойств (в течение не более 4-6 часов).The disadvantages of the above method include the low quality of purified melt water and the rapid loss of its organoleptic and biologically active properties (within no more than 4-6 hours).

Наиболее близким аналогом (прототипом) способа является способ получения и хранения талой воды (патент РФ №2393996, МПК C02F 1/22, опубл. 10.07.2010 г.), включающий первое охлаждение воды в термостатируемой рабочей емкости и последующее ее постепенное замораживание при температуре выше температуры кристаллизации жидкого рассола с органическими и неорганическими примесями в течение времени, достаточного для полной кристаллизации чистой воды с примесями тяжелой воды и формирования жидкого рассола с органическими и неорганическими примесями, слив указанного рассола, нагрев массы льда при постепенном повышении температуры до значений, превышающих температуру кристаллизации тяжелой воды, и выдержку льда при указанной температуре до полного его размораживания, повторное охлаждение воды до температуры кристаллизации тяжелой воды и выдержку ее при указанной температуре до полной кристаллизации тяжелой воды и слив готового продукта в виде очищенной талой воды в потребительскую емкость при ее одновременной фильтрации через фильтр тонкой очистки. Нагрев, охлаждение, кристаллизацию воды и таяние льда осуществляют равномерно снаружи рабочей емкости посредством контактирующих с ее термопроводящими стенками термоэлектрических элементов в автоматическом режиме, температуру среды внутри рабочей емкости при первом охлаждении воды снижают до величины не ниже минус 3°C со скоростью изменения температуры среды в рабочей емкости, равной интервалу значений 0,1-0,3°C/мин, время цикла первой кристаллизации воды рассчитывают в автоматическом режиме программными средствами с момента ее фазового перехода, определяемого по повышению температуры среды у боковой стенки рабочей емкости не менее чем на 0,5°C, температуру среды внутри рабочей емкости при первой кристаллизации воды снижают до величины не ниже минус 4°C со скоростью изменения температуры среды в рабочей емкости, равной интервалу значений 0,05-0,1°C/мин, температуру среды внутри рабочей емкости при таянии льда до полного его расплавления после слива рассола повышают до величины не выше плюс 10°C со скоростью изменения температуры среды в рабочей емкости, равной интервалу значений 0,16-0,18°C/мин, а температуру среды внутри рабочей емкости при повторном охлаждении воды и кристаллизации тяжелой воды снижают до величины не ниже плюс 2°C со скоростью изменения температуры среды в рабочей емкости, равной интервалу значений 0,1-0,3°C/мин.The closest analogue (prototype) of the method is a method for the production and storage of melt water (RF patent No. 2393996, IPC C02F 1/22, publ. 07/10/2010), including the first cooling of water in a thermostatically controlled working tank and its subsequent gradual freezing at a temperature above the crystallization temperature of a liquid brine with organic and inorganic impurities for a time sufficient for the complete crystallization of pure water with impurities of heavy water and the formation of a liquid brine with organic and inorganic impurities, draining of the cited brine, heating the ice mass with a gradual increase in temperature to values exceeding the crystallization temperature of heavy water, and holding the ice at the indicated temperature until it is fully thawed, re-cooling the water to the crystallization temperature of heavy water and holding it at the indicated temperature until the heavy water crystallizes completely and draining the finished product in the form of purified melt water into a consumer tank while filtering it through a fine filter. Heating, cooling, water crystallization and ice melting are carried out uniformly outside the working tank by means of thermoelectric elements in contact with its thermally conductive walls in automatic mode, the temperature of the medium inside the working tank during the first cooling of the water is reduced to a value not lower than minus 3 ° C with a rate of change of medium temperature in working capacity equal to the interval of values of 0.1-0.3 ° C / min, the cycle time of the first crystallization of water is calculated automatically by software from the moment of its phase about the transition, determined by increasing the temperature of the medium at the side wall of the working tank by at least 0.5 ° C, the temperature of the medium inside the working tank during the first crystallization of water is reduced to a value not lower than minus 4 ° C with the rate of change of the temperature of the medium in the working tank equal to the interval of values 0.05-0.1 ° C / min, the temperature of the medium inside the working tank when the ice melts until it is completely melted after the brine is drained, is increased to a value not higher than + 10 ° C with a rate of change of the temperature of the medium in the working tank equal to the interval meaning 0.16-0.18 ° C / min, and the temperature of the medium inside the working vessel upon repeated cooling of the water and crystallization of heavy water is reduced to a value not lower than + 2 ° C with a rate of change of the temperature of the medium in the working vessel equal to the interval of 0, 1-0.3 ° C / min.

Для более длительного сохранения биологически активных свойств очищенной талой воды перед ее сливом в потребительскую емкость процесс повторной кристаллизации воды поддерживают при температуре не более +2°C в течение не менее 300 минут.For a longer preservation of the biologically active properties of purified melt water, before it is drained into a consumer container, the process of recrystallization of water is maintained at a temperature of not more than + 2 ° C for at least 300 minutes.

К недостаткам вышеприведенного способа можно отнести недостаточное качество очищенной талой воды (низкая степень удаления дейтерия и трития) и потерю органолептических и биологически активных свойств очищенной талой воды в течение 7-10 часов.The disadvantages of the above method include the insufficient quality of purified melt water (low degree of deuterium and tritium removal) and the loss of organoleptic and biologically active properties of purified melt water within 7-10 hours.

Техническим результатом заявляемого изобретения является создание такого способа получения и хранения талой воды замораживанием, который обеспечивает повышение качества очищенной талой воды и ее полезных свойств, а также более длительное их сохранение.The technical result of the claimed invention is the creation of such a method of obtaining and storing melt water by freezing, which improves the quality of purified melt water and its useful properties, as well as their longer preservation.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения и хранения талой воды, включающем замораживание воды в термоизолированной емкости до получения массы очищенного льда, слив жидкого концентрата органических и неорганических примесей, плавление массы льда при положительной температуре до получения талой воды и хранение ее при положительной температуре, причем охлаждение, кристаллизацию воды и таяние льда осуществляют снаружи рабочей емкости посредством контактирующих с ее термопроводящими стенками охладительных и нагревательных элементов, согласно изобретению на начальном этапе плавления поверхностного слоя льда талую воду сливают в канализацию в количестве 3,0-5,0 мас. %, а остальную часть талой воды хранят в термоизолированной емкости в режиме термостатирования при наибольшей плотности и температуре +4,0°C.The specified technical result is achieved in that in a method for producing and storing melt water, including freezing water in a thermally insulated container until a mass of purified ice is obtained, draining the liquid concentrate of organic and inorganic impurities, melting the mass of ice at a positive temperature until melt water is obtained and storing it at a positive temperature, moreover, cooling, crystallization of water and melting of ice is carried out outside the working tank by means of a cooling agent in contact with its thermally conductive walls heating elements, according to the invention, at the initial stage of melting the surface layer of ice, melt water is drained into the sewer in an amount of 3.0-5.0 wt. %, and the rest of the melt water is stored in a thermally insulated container in thermostatting mode at the highest density and temperature + 4.0 ° C.

В талой воде при +4°C и наибольшей плотности структурные комплексы плотно упакованы и наиболее длительное время сохраняют физико-химические параметры (ОВП = от -90 мВ до -100 мВ, pH 7,4-8,0, низкое содержание газов и т.п.), присущие воде, находящейся в кристаллическом состоянии и проявляющей наибольшую биологическую активность. ОВП = от -90 мВ до -100 мВ и pH 7,36-7,44 соответствуют показателям крови человека, вследствие чего талая вода, полученная заявляемым способом, наиболее благоприятна для организма человека.In melt water at + 4 ° C and the highest density, the structural complexes are densely packed and retain the physicochemical parameters for the longest time (ORP = from -90 mV to -100 mV, pH 7.4-8.0, low gas content, and t .p.) inherent in water in a crystalline state and exhibiting the greatest biological activity. ORP = from -90 mV to -100 mV and pH 7.36-7.44 correspond to human blood, as a result of which melt water obtained by the claimed method is most favorable for the human body.

На фиг.1 представлена схема аппарата для реализации заявляемого способа получения и хранения талой воды.Figure 1 presents a diagram of an apparatus for implementing the inventive method for producing and storing melt water.

Аппарат для реализации способа получения и хранения талой воды имеет корпус 1, в верхнем торце которого расположена крышка 2 для доступа к рабочей емкости 3. На лицевой стороне аппарата имеется панель управления, выполненная в виде сенсорного окна с электронной индикацией (на чертеже не показана). Сзади и по бокам корпуса 1 выполнены вентиляционные окна 4. Рабочая емкость 3 имеет наклонное (коническое) днище 5 с осевым отверстием 6 для слива воды Термоэлектрическая батарея 7 для замораживания воды и таяния льда расположена на боковых стенках емкости 3. В нижней части корпуса 1 расположены емкость 8 для приема талой очищенной воды и съемный контейнер 9 для приема грязной воды с примесями и повышенным содержанием дейтерия. Сливные трубопроводы 10 и 11 содержат средство 12 для управления сливом воды и подсоединены к отверстию 6 конического днища 5 рабочей емкости 3. Сливные патрубки 13 и 14 трубопроводов 10 и 11 установлены соответственно над емкостью 9 для приема воды с примесями и повышенным содержанием дейтерия и над емкостью 8 для приема очищенной талой воды. Термоэлектрическая батарея 7 содержит термоэлектрические элементы 15, расположенные снаружи на боковой поверхности рабочей емкости 3 для замораживания воды и таяния льда, имеющей в горизонтальном сечении квадратную форму. Средство 12 для управления сливом воды в трубопроводах 10 и 11 содержит установленные в последних электроклапаны 16 и 17. Кроме того, аппарат имеет электронный блок 18 управления, включающий блок 19 управления термоэлектрической батареей 7, соединенной с его элементами 15, блок 20 управления клапанами 16 и 17, соединенный с последними, программный автомат 21 и блок 22 измерения температуры с датчиком 23 температуры, установленным на стенке или днище 5 емкости 3 для замораживания воды и таяния льда. Программный автомат 21 подключен к блоку 20 управления клапанами, блоку 22 измерения температуры и блоку 19 управления термоэлектрической батареей 7.The apparatus for implementing the method of obtaining and storing melt water has a housing 1, in the upper end of which there is a lid 2 for access to the working tank 3. On the front side of the apparatus there is a control panel made in the form of a touch window with electronic indication (not shown in the drawing). Ventilation windows 4 are made at the rear and sides of the housing 1. The working tank 3 has an inclined (conical) bottom 5 with an axial hole 6 for draining water. A thermoelectric battery 7 for freezing water and melting ice is located on the side walls of the tank 3. At the bottom of the housing 1 are located a container 8 for receiving melt purified water and a removable container 9 for receiving dirty water with impurities and a high deuterium content. Drain pipelines 10 and 11 contain means 12 for controlling the discharge of water and are connected to the opening 6 of the conical bottom 5 of the working tank 3. The drain pipes 13 and 14 of the pipelines 10 and 11 are installed respectively above the tank 9 for receiving water with impurities and a high deuterium content and above the tank 8 for receiving purified melt water. The thermoelectric battery 7 contains thermoelectric elements 15 located externally on the side surface of the working vessel 3 for freezing water and melting ice, which has a square shape in horizontal section. The means 12 for controlling the discharge of water in the pipelines 10 and 11 contains the electrovalves 16 and 17 installed in the latter. In addition, the apparatus has an electronic control unit 18 including a control unit 19 for a thermoelectric battery 7 connected to its elements 15, a control unit 20 for controlling the valves 16 and 17, connected to the latter, a program machine 21 and a temperature measuring unit 22 with a temperature sensor 23 mounted on the wall or bottom 5 of the container 3 for freezing water and melting ice. The program machine 21 is connected to the valve control unit 20, the temperature measurement unit 22 and the thermoelectric battery control unit 19.

Экспериментальный образец аппарата для получения и хранения талой воды имеет вес около 6 кг, объем рабочей емкости 2000 мл, объем потребительской емкости для чистой воды 700 мл, объем контейнера для слива загрязнений 1000 мл.The experimental model of the apparatus for the production and storage of melt water has a weight of about 6 kg, the volume of the working capacity is 2000 ml, the volume of the consumer capacity for clean water is 700 ml, the volume of the container for draining pollution is 1000 ml.

Описание способа получения и хранения талой воды. Способ очистки воды осуществляют посредством, например, аппарата, изображенного на фиг.1. В термоизолированную емкость 3 объемом, например, 2 л заливают 1,5 л водопроводной воды. Все процессы: нагрев, охлаждение, кристаллизацию воды и таяние льда осуществляют снаружи термоизолированной емкости 3 посредством контактирования с ее термопроводной стенкой термоэлементов 15 для охлаждения и нагрева воды в автоматическом режиме с использованием электронного блока 18 управления и алгоритма (программы) последовательности выполнения операций по очистке воды. При включении термоэлектрического агрегата на режим охлаждения термоэлементов 15 происходит охлаждение воды через термопроводную стенку емкости 3. Температуру среды внутри рабочей емкости 3 при охлаждении воды снижают до величины не ниже минус 3°C со скоростью изменения температуры воды в рабочей емкости, равной интервалу значений 0,1-0,3°C/мин. Далее осуществляют процесс кристаллизации воды. С помощью датчика температуры 23, прикрепленного к поверхности дна 5 или стенки емкости 3, рассчитывается время цикла кристаллизации воды в автоматическом режиме программными средствами с момента ее фазового перехода, определяемого по спонтанному повышению температуры воды в емкости 3 не менее чем на 0,5°C. Температуру воды внутри емкости 3 при кристаллизации воды снижают до величины минус 4,0-5,0°C (температура выше температуры кристаллизации жидкого концентрата с органическими и неорганическими примесями) со скоростью изменения температуры среды в рабочей емкости 3, равной интервалу значений 0,05-0,1°C/мин. В течение времени (около 5 часов) достигается полная кристаллизация очищенной воды в виде слоя льда у стенки емкости 3, где расположены термоэлементы 15, и формирование жидкого рассола с органическими и неорганическими примесями в приосевой зоне емкости 1. В течение нескольких минут жидкий концентрат примесей объемом от 300 до 550 мл сливают в канализацию или контейнер 9 при включении электроклапана 16.Description of the method of obtaining and storage of melt water. The method of water purification is carried out by, for example, the apparatus depicted in figure 1. 1.5 liters of tap water are poured into a thermally insulated container of 3 volumes, for example, 2 liters. All processes: heating, cooling, water crystallization and melting of the ice is carried out outside the thermally insulated container 3 by contacting its thermocouple wall of thermoelements 15 for cooling and heating water in automatic mode using the electronic control unit 18 and the algorithm (program) of the sequence of water treatment operations . When the thermoelectric unit is switched on to the cooling mode of thermoelements 15, water is cooled through the heat-conducting wall of the vessel 3. When the water is cooled, the temperature of the medium inside the working vessel 3 is reduced to a value of at least minus 3 ° C with a rate of change of water temperature in the working vessel equal to the interval of 1-0.3 ° C / min. Then carry out the process of crystallization of water. Using a temperature sensor 23 attached to the surface of the bottom 5 or the wall of the tank 3, the cycle time of water crystallization in the automatic mode is calculated by software from the moment of its phase transition, determined by the spontaneous increase in the temperature of the water in the tank 3 by at least 0.5 ° C . The water temperature inside the tank 3 during water crystallization is reduced to a value of minus 4.0-5.0 ° C (temperature above the crystallization temperature of the liquid concentrate with organic and inorganic impurities) with a rate of change of the temperature of the medium in the working tank 3, equal to the interval of 0.05 -0.1 ° C / min. Over time (about 5 hours), complete crystallization of purified water is achieved in the form of an ice layer near the wall of the tank 3, where the thermocouples 15 are located, and the formation of a liquid brine with organic and inorganic impurities in the axial zone of the tank 1. Within a few minutes, a liquid concentrate of impurities with a volume of from 300 to 550 ml is drained into the sewer or container 9 when the solenoid valve 16 is turned on.

После этого в емкости 3 лед подвергают плавлению путем переключения термоэлементов 15 с режима охлаждения на режим нагрева. Температуру стенки емкости 3 при таянии льда до полного его расплавления после слива концентрата примесей повышают до величины плюс 10-15°C.After that, in the tank 3, the ice is melted by switching the thermocouples 15 from the cooling mode to the heating mode. The temperature of the wall of the tank 3 when the ice melts until it is completely melted after draining the impurity concentrate is increased to plus 10-15 ° C.

Причем в процессе плавления льда после оттаивания его наружной поверхностной части полученную талую воду сливают в канализацию или в контейнер 9 в количестве 3-5 мас.%, которая содержит основное количество дейтерия и трития, вредных для живых организмов, и примесей, оставшихся на поверхности льда.Moreover, in the process of ice melting after thawing of its outer surface part, the obtained melt water is poured into the sewer or container 9 in an amount of 3-5 wt.%, Which contains the bulk of deuterium and tritium, harmful to living organisms, and impurities remaining on the ice surface .

Плавление основной очищенной от тяжелой воды массы льда осуществляют около 1,4 часа до полного его размораживания. Дальнейшее хранение талой воды осуществляют в термоизолированной рабочей емкости 3, температура в которой поддерживается в диапазоне плюс 3,5-4,5°C в автоматическом режиме. Полный цикл получения готового продукта в виде очищенной талой воды около 6-6,5 часов. Содержание чистой талой воды составляет не менее 65 об. % от ее исходного объема со снижением общего содержания неорганических примесей не менее чем в 1,5-2 раза. Чистую талую воду потребляют путем открытия электроклапана 17 и слива талой воды в емкость 8.Melting the main mass of ice purified from heavy water is carried out for about 1.4 hours until it is completely thawed. Further storage of melt water is carried out in a thermally insulated working tank 3, the temperature in which is maintained in the range of plus 3.5-4.5 ° C in automatic mode. The full cycle of obtaining the finished product in the form of purified melt water is about 6-6.5 hours. The content of pure melt water is at least 65 vol. % of its initial volume with a decrease in the total content of inorganic impurities by at least 1.5-2 times. Pure melt water is consumed by opening the electrovalve 17 and draining the melt water into the container 8.

Аппарат работает следующим образом. Устройство включают в электрическую сеть. Открывают крышку 2, в рабочую емкость 3 заливают 1,5-1,7 литра воды (питьевая, водопроводная по ГОСТу). Крышку 2 закрывают. На пульте управления (на чертеже не показан) включают кнопку «Сеть», соединенную с электронным блоком 18 управления. Загорается индикация сети. Нажимают кнопку «Начать процесс». Программный автомат 21 в электронном блоке управления 18 выполняет следующий алгоритм работы устройства. Блок управления клапанами 20 открывает клапаны 16 и 17. Происходит промыв трубопроводов 10, 11 (от предыдущего цикла очистки воды) водой в объеме до 50 мл из рабочей емкости 3 и слив грязной воды в емкость 9. Клапаны 16 и 17 закрываются. Блок 19 управления термоэлектрической батареей 7 включает термоэлектрические элементы 15 в режим охлаждения. Электронный блок управления 18 включает блок 22 измерения температуры. В емкости 3 происходит охлаждение воды до температуры кристаллизации 0°C. Процесс кристаллизации - образование льда и охлаждение полученного льда до минус 4-5°C осуществляется в течение 4,5-5 часов. Процесс льдообразования происходит в направлении от стенок рабочей емкости 3, охлаждаемых термоэлектрическими элементами 15, к центру. У боковых стенок емкости 3 в первую очередь формируется слой льда, содержащий кристаллы тяжелой воды (D20), которая имеет температуру замерзания +3,8 градуса Цельсия. Отвод тепла от горячих спаев термоэлектрических элементов 15 обеспечивается с помощью радиаторов.The device operates as follows. The device is included in the electrical network. Open the lid 2, pour 1.5-1.7 liters of water (drinking, tap according to GOST) into the working container 3. Cover 2 is closed. On the control panel (not shown) include a button "Network" connected to the electronic control unit 18. The network indicator lights up. Click the button "Start the process." The software machine 21 in the electronic control unit 18 performs the following algorithm of the device. The valve control unit 20 opens the valves 16 and 17. The pipelines 10, 11 (from the previous water treatment cycle) are flushed with water up to 50 ml from the working tank 3 and the dirty water is drained into the tank 9. Valves 16 and 17 are closed. The control unit 19 of the thermoelectric battery 7 includes thermoelectric elements 15 in the cooling mode. The electronic control unit 18 includes a temperature measuring unit 22. In tank 3, water is cooled to a crystallization temperature of 0 ° C. The crystallization process - ice formation and cooling of the resulting ice to minus 4-5 ° C is carried out for 4.5-5 hours. The process of ice formation occurs in the direction from the walls of the working tank 3, cooled by thermoelectric elements 15, to the center. First of all, an ice layer is formed at the side walls of vessel 3 containing crystals of heavy water (D20), which has a freezing temperature of +3.8 degrees Celsius. Heat removal from the hot junctions of thermoelectric elements 15 is provided using radiators.

Растворенные в воде примеси (соли металлов, органические загрязнения и т.д.) в процессе образования льда вытесняются в объем, расположенный по центру рабочей емкости 3, тем самым происходит образование «рассола» - вода с повышенным содержанием солей и различных загрязнителей. В соответствии с общеизвестными данными температура замерзания данного «рассола» составляет минус 6-7°C. Блок 20 управления клапанами открывает клапан 16 (клапан 17 закрыт). Происходит слив «рассола» из рабочей емкости 3 по трубопроводу 11 в емкость 9 в течение 2-3 минут. Клапан 16 закрывается. Блок 19 управления термоэлектрической батареей 7 включает термоэлектрические элементы 15 в режим нагрева. Происходит повышение температуры льда в рабочей емкости 3 до температуры 0°C, при которой наступает плавление льда, и в первую очередь тает наружный кристаллический слой тяжелой воды. Блок 20 управления клапанами открывает клапан 16 (клапан 17 закрыт). Происходит слив тяжелой воды (3-5 мас. %) из рабочей емкости 3 по трубопроводу 11 в емкость 9 в течение 1-2 минут. Клапан 16 закрывается.Impurities dissolved in water (metal salts, organic impurities, etc.) during ice formation are displaced into a volume located in the center of the working tank 3, thereby forming a “brine” - water with a high content of salts and various pollutants. In accordance with well-known data, the freezing temperature of this “brine” is minus 6-7 ° C. The valve control unit 20 opens the valve 16 (valve 17 is closed). There is a drain of "brine" from the working tank 3 through the pipe 11 to the tank 9 within 2-3 minutes. Valve 16 closes. The control unit 19 of the thermoelectric battery 7 includes thermoelectric elements 15 in the heating mode. The temperature of the ice in the working vessel 3 rises to a temperature of 0 ° C, at which ice melts, and, first of all, the outer crystalline layer of heavy water melts. The valve control unit 20 opens the valve 16 (valve 17 is closed). Heavy water is drained (3-5 wt.%) From the working tank 3 through the pipe 11 to the tank 9 within 1-2 minutes. Valve 16 closes.

Последующее таяние чистого льда и получение очищенной талой воды происходит при температуре стенок емкости 3 плюс 10-15°C в течение 2-х часов. Процесс хранения талой воды осуществляется в термоизолированной емкости 3 в режиме термостатирования при наибольшей ее плотности и температуре +4,0°C.Subsequent melting of pure ice and obtaining purified melt water occurs at a temperature of the walls of the tank 3 plus 10-15 ° C for 2 hours. The process of storing melt water is carried out in a thermally insulated container 3 in the temperature control mode at its highest density and temperature + 4.0 ° C.

Для потребления талой воды нажимают кнопку «Талая вода». Блок 20 управления клапанами открывает клапан 17 (клапан 16 закрыт), происходит слив талой воды по трубопроводу 10 в емкость 8 в течение 2-3 минут.To consume melt water, press the button "Melt water". The valve control unit 20 opens the valve 17 (the valve 16 is closed), melt water is drained through the pipeline 10 into the container 8 within 2-3 minutes.

Далее блок 20 управления клапанами закрывает клапан 17. Блок 19 управления термоэлектрической батареей 7 выключает термоэлектрические элементы 15. Электронный блок 18 управления выключает блок 22 измерения температуры и выключается сам. Кнопку «Сеть» выключают.Next, the valve control unit 20 closes the valve 17. The thermoelectric battery control unit 19 turns off the thermoelectric elements 15. The electronic control unit 18 turns off the temperature measurement unit 22 and turns off itself. The "Network" button is turned off.

Общее усредненное время протекания процесса получения талой воды составляет 6,0-6,5 часа.The total average time of the process of obtaining melt water is 6.0-6.5 hours.

Заявляемый способ получения и хранения талой воды замораживанием обеспечивает повышение качества очищенной талой воды и ее полезных свойств за счет более полного удаления тяжелой воды (дейтерия и трития), а также обеспечивает более длительное их сохранение при температуре +4,0°C. При этой температуре вода имеет наибольшую плотность, вследствие чего структура талой воды наиболее полно и более длительно сохраняет свои биологически активные свойства.The inventive method of obtaining and storing melt water by freezing improves the quality of purified melt water and its beneficial properties due to a more complete removal of heavy water (deuterium and tritium), and also provides longer storage at a temperature of + 4.0 ° C. At this temperature, water has the highest density, as a result of which the structure of melt water most fully and longer retains its biologically active properties.

Ниже приведены экспериментальные доказательства повышения качества очищенной талой воды, повышения ее полезных свойств, а также более длительного их сохранения (т.е. достижения указанного технического результата).Below is experimental evidence of improving the quality of purified melt water, improving its beneficial properties, as well as their longer retention (i.e., achieving the indicated technical result).

Уникальность фазового перехода лед↔вода заключается в том, что в талой воде концентрация ионов водорода Н+ и гидроксила ОН- непродолжительное время сохраняется неравновесной, какой она была во льду, то есть в тысячу раз меньшей, чем в обычной воде. Через некоторое время концентрация ионов Н+ и OH- в воде принимает свое равновесное значение. Поскольку ионы водорода и гидроксила играют решающую роль в формировании надмолекулярных комплексов воды, вода на некоторое время остается в более активном метастабильном состоянии. Реакция ее диссоциации H2O→Н++ОН- требует значительной затраты энергии и протекает достаточно медленно. Константа скорости этой реакции составляет всего 2,5·10-5 с-1 при +20°C, а при ее наименьшей плотности при +4°C константа скорости указанной реакции будет протекать еще медленней.The uniqueness of the phase transition led↔voda is that the melt water concentration of hydrogen ions H + and hydroxyl OH - briefly nonequilibrium stored as it was in ice, i.e. a thousand times smaller than that in ordinary water. After some time, the concentration of H + and OH - ions in water assumes its equilibrium value. Since hydrogen and hydroxyl ions play a decisive role in the formation of supramolecular complexes of water, water remains in a more active metastable state for some time. The reaction of its dissociation H 2 O → Н + + ОН - requires a significant expenditure of energy and proceeds rather slowly. The rate constant of this reaction is only 2.5 · 10 -5 s -1 at + 20 ° C, and at its lowest density at + 4 ° C the rate constant of this reaction will proceed even more slowly.

Поэтому время возвращения талой воды в равновесное состояние теоретически должно составлять 10-17 часов при +20°C, что и наблюдается на практике. Исследования динамики изменения концентрации ионов водорода в талой воде во времени подтверждают этот факт.Therefore, the time of returning melt water to an equilibrium state should theoretically be 10-17 hours at + 20 ° C, which is observed in practice. Studies of the dynamics of changes in the concentration of hydrogen ions in melt water over time confirm this fact.

В таблице 1 приведены результаты экспериментальных исследований по очистке водопроводной воды заявляемым методом замораживания-оттаивания и ее хранению при +20°C и +4°C с использованием количественного метода определения содержания микроэлементов и тяжелой воды атомно-адсорбционным методом анализа в соответствии с ГОСТ Р 51309-99.Table 1 shows the results of experimental studies on the purification of tap water by the claimed method of freezing-thawing and its storage at + 20 ° C and + 4 ° C using a quantitative method for determining the content of trace elements and heavy water by atomic absorption method of analysis in accordance with GOST R 51309 -99.

Figure 00000001
Figure 00000001

Из таблицы 1 видно, что после очистки водопроводной воды заявляемым способом содержание дейтерия уменьшилось в два раза, значительно уменьшилось содержание неорганических примесей, повысился pH и снизился окислительно-восстановительный потенциал с +362 мВ до -98,0 мВ.From table 1 it is seen that after the purification of tap water by the claimed method, the deuterium content decreased by half, the content of inorganic impurities decreased significantly, the pH increased and the redox potential decreased from +362 mV to -98.0 mV.

После 2-х суток хранения талой воды при +20°C значительно изменились показатели ОВП, pH воды, которые приблизились к исходной водопроводной воде, и несколько ухудшились органолептические свойства талой воды. После 2-х суток хранения талой воды при +4°C (при наибольшей плотности) параметры талой воды по сравнению с ее параметрами сразу после очистки заявляемым способом изменились незначительно, что подтверждает достижение заявляемого технического результата.After 2 days of storage of melt water at + 20 ° C, the ORP, pH of the water significantly changed, which approached the original tap water, and the organoleptic properties of melt water somewhat deteriorated. After 2 days of storage of melt water at + 4 ° C (at the highest density), the parameters of melt water as compared to its parameters immediately after purification by the inventive method changed slightly, which confirms the achievement of the claimed technical result.

По данным биологических и медицинских исследований отрицательный ОВП воды положительно влияет на организм лабораторных животных («Влияние жидкостей с различным окислительно-восстановительным потенциалом на органы желудочно-кишечного тракта», тема диссертации и автореферата по ВАК 14.03.06, кандидат медицинских наук Колесниченко Павел Дмитриевич, Курск, 2012 г. http://www.dissercat.com/content/vliyanie-zhidkostei-s-razliehnym-okislitelno-vosslanovitelnyi-potentsialom-na-organy-zheludo):According to biological and medical research, a negative ORP of water has a positive effect on the body of laboratory animals (“The effect of liquids with different redox potential on the organs of the gastrointestinal tract”, topic of dissertation and abstract on the Higher Attestation Commission 14.03.06, Ph.D. Kolesnichenko Pavel Dmitrievich, Kursk, 2012 http://www.dissercat.com/content/vliyanie-zhidkostei-s-razliehnym-okislitelno-vosslanovitelnyi-potentsialom-na-organy-zheludo):

- уточнены полученные ранее рядом авторов (В.М. Бахир, 1999; В.И. Прилуцкий, 1999) о том, что жидкость с ОВП минус 500-520 мВ может продлевать продолжительность жизни лабораторных животных;- clarified previously obtained by a number of authors (V. M. Bakhir, 1999; V. I. Prilutsky, 1999) that a liquid with an ORP of minus 500-520 mV can prolong the life expectancy of laboratory animals;

- исследованы основные биохимические, цитологические и антирадикальные характеристики крови, морфофункциональное состояние слизистых оболочек и тканевых базофилов ЖКТ;- the basic biochemical, cytological and antiradical characteristics of the blood, the morphofunctional state of the mucous membranes and tissue basophils of the gastrointestinal tract were investigated;

- впервые получены данные о том, что при длительном употреблении жидкости с отрицательным ОВП в крови снижается содержание малонового диальдегида - конечного продукта перекисного окисления липидов, свидетельствующее об усилении антирадикальных свойств крови, при этом зафиксировано снижение активности гаммаглютаминтранспептидазы, амилазы и щелочной фосфатазы.- for the first time, data were obtained that, with prolonged use of a liquid with a negative AFP in the blood, the content of malondialdehyde, the final product of lipid peroxidation, decreases, indicating an increase in the antiradical properties of blood, while a decrease in the activity of gamma glutamine transpeptidase, amylase, and alkaline phosphatase is recorded.

Claims (1)

Способ получения и хранения талой воды, включающий замораживание воды в термоизолированной емкости до получения массы очищенного льда, слив жидкого концентрата органических и неорганических примесей, плавление слоя льда при положительной температуре до получения талой воды и хранение ее при положительной температуре, причем охлаждение, кристаллизацию воды и таяние льда осуществляют посредством контактирующих с термопроводящими стенками охладительных и нагревательных элементов, расположенных снаружи рабочей емкости, отличающийся тем, что на начальном этапе плавления поверхностного слоя льда талую воду в количестве 3,0-5,0 мас. % сливают в канализацию, а остальную часть очищенной талой воды хранят в термоизолированной емкости в режиме термостатирования при наибольшей ее плотности и температуре +4,0°C. A method for the production and storage of melt water, including freezing water in a thermally insulated container until a mass of purified ice is obtained, draining the liquid concentrate of organic and inorganic impurities, melting the ice layer at a positive temperature to obtain melt water and storing it at a positive temperature, moreover, cooling, crystallization of water and ice melting is carried out by means of cooling and heating elements in contact with the thermally conductive walls located outside the working container, characterized it, that in the initial stage of melting the surface layer of ice melted water in an amount of 3.0-5.0 wt. % is drained into the sewer, and the rest of the purified melt water is stored in a thermally insulated container in thermostatting mode at its highest density and temperature + 4.0 ° C.
RU2013139908/05A 2013-08-27 2013-08-27 Method of producing and storage of melt water RU2558889C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013139908/05A RU2558889C2 (en) 2013-08-27 2013-08-27 Method of producing and storage of melt water
PCT/RU2014/000641 WO2015030631A1 (en) 2013-08-27 2014-08-27 Method for producing and storing meltwater

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013139908/05A RU2558889C2 (en) 2013-08-27 2013-08-27 Method of producing and storage of melt water

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013139908A RU2013139908A (en) 2015-03-10
RU2558889C2 true RU2558889C2 (en) 2015-08-10

Family

ID=52587031

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013139908/05A RU2558889C2 (en) 2013-08-27 2013-08-27 Method of producing and storage of melt water

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2558889C2 (en)
WO (1) WO2015030631A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2620641C1 (en) * 2016-02-18 2017-05-29 Александр Ливиевич Ураков Method of drinking water storage
RU2825738C1 (en) * 2023-10-31 2024-08-28 Юрий Борисович Васильев Submersible activator for producing light water

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115573422B (en) * 2022-09-28 2025-07-15 中铁西北科学研究院有限公司 A batch ice and snow melting water supply method for high altitude cold areas

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0386293A (en) * 1989-08-30 1991-04-11 Toshiba Corp Pure water producing device
RU81187U1 (en) * 2008-10-22 2009-03-10 Сергей Валерьевич Зоткин WATER TREATMENT UNIT
RU2393996C1 (en) * 2009-01-29 2010-07-10 Сергей Валерьевич Зоткин Method of purifying water and apparatus for realising said method
RU2011117384A (en) * 2011-04-29 2012-11-10 Марат Мусагитович Муратов (RU) METHOD FOR PRODUCING LIGHT WATER 1H2 16O

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02194888A (en) * 1989-01-20 1990-08-01 Toshiba Corp Pure water producing apparatus
RU1808077C (en) * 1989-06-08 1993-04-07 Леонард Федорович Смирнов Domestic refrigerator
RU2350565C2 (en) * 2007-04-02 2009-03-27 Марат Мусагитович Муратов Water purification plant

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0386293A (en) * 1989-08-30 1991-04-11 Toshiba Corp Pure water producing device
RU81187U1 (en) * 2008-10-22 2009-03-10 Сергей Валерьевич Зоткин WATER TREATMENT UNIT
RU2393996C1 (en) * 2009-01-29 2010-07-10 Сергей Валерьевич Зоткин Method of purifying water and apparatus for realising said method
RU2011117384A (en) * 2011-04-29 2012-11-10 Марат Мусагитович Муратов (RU) METHOD FOR PRODUCING LIGHT WATER 1H2 16O

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Л. В. ПЕТРОВА, Е. Н. КАЛЮКОВА, Химия воды, Ульяновск, УлГТУ, 2004, с. 6-23. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2620641C1 (en) * 2016-02-18 2017-05-29 Александр Ливиевич Ураков Method of drinking water storage
RU2825738C1 (en) * 2023-10-31 2024-08-28 Юрий Борисович Васильев Submersible activator for producing light water

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013139908A (en) 2015-03-10
WO2015030631A1 (en) 2015-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2393996C1 (en) Method of purifying water and apparatus for realising said method
Heneghan et al. Liquid-to-crystal nucleation: Automated lag-time apparatus to study supercooled liquids
RU81187U1 (en) WATER TREATMENT UNIT
RU2274607C2 (en) Method of purification of water and the installation for its realization
RU2558889C2 (en) Method of producing and storage of melt water
CN111208266A (en) Test device for simulating pollutant migration and transformation in water icing and ablation processes
WO2010087731A1 (en) Water purification method and a device for carrying out said method
RU51612U1 (en) DEVICE FOR PRODUCING BY THE METHOD OF WALL-CRYSTALLIZATION OF HIGH-QUALITY DRINKING WATER WITH A REDUCED CONCENTRATION OF DISSOLVED SALTS AND IMPROVED STRUCTURE OF WATER ENRICHED WITH OXYGEN OXYGEN
RU2432320C2 (en) Water treatment apparatus
RU83068U1 (en) WATER TREATMENT UNIT
EA017783B1 (en) Plant for water purification
RU84515U1 (en) THERMOELECTRIC MODULE FOR HEATING AND / OR COOLING-FREEZING LIQUID OR SOLID PRODUCTS
RU2350565C2 (en) Water purification plant
EA023930B1 (en) Device for water purification by method of recrystallisation
RU2344092C2 (en) Water treatment method and plant
KR101118539B1 (en) Water purifier and controlling method of the same
RU2550191C1 (en) Water purification apparatus
CN109160680A (en) Efficient sewage treatment installation
EA024321B1 (en) Apparatus for water purification by method of recrystallization
RU2707999C2 (en) Method for production of ecologically clean water and universal device for implementation thereof
RU104681U1 (en) HEAT OR COLD TRANSMISSION ELEMENT AND THERMOELECTRIC MODULE FOR HEATING OR COOLING AND FREEZING LIQUID PRODUCTS
RU90782U1 (en) MECHANISM FOR DRAINING LIQUID COMPONENTS OF THE APPARATUS FOR WATER PURIFICATION
RU2788566C1 (en) Heat-exchange tank and device for water purification by recrystallization method, using it
EA024757B1 (en) Method for water purification and apparatus therefor
CN217442039U (en) Cold-stored save set of quality of water sample

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190828