Устройство и способ для дезинфекции воды

ИСПРАВЛЕННОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ 2008.02.04 УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ДЕЗИНФЕКЦИИ ВОДЫ Изобретение относится к устройству для дезинфекции воды, хранящейся в емкости. Целью изобретения является сохранение воды, хранящейся в емкости, дезинфицированной во время хранения. Настоящее изобретение предоставляет устройство для сохранения воды в емкости,дезинфицированной посредством высвобождения газообразного дезинфицирующего средства в пространство над жидкостью в емкости при обеспечении того, что дезинфицирующее средство пространственно отделено от дезинфицируемой воды. Примечание: библиография отражает состояние при переиздании 017055 Область техники, к которой относится изобретение Изобретение относится к устройству для дезинфекции воды, хранящейся в емкости. Оно особенно пригодно для сохранения очищенной воды дезинфицированной во время хранения. Известный уровень техники Большое количество людей в мире живет в странах, в которых имеется серьезная нехватка гигиеничной питьевой воды. Для очистки воды используются различные типы систем очистки воды, такие как те, которые используют УФ-излучение, галогенированные смолы, обратный осмос и т.д. Многие прибегают к кипячению воды. Было известно и использовалось на муниципальном, местном и домашнем уровне большое количество химических методов очистки воды. Для снижения концентрации микроорганизмов, таких как бактерии и вирусы, используются специальные дезинфицирующие средства, такие как йод, бром, хлор или озон. Целью многих из имеющихся промышленных устройств для очистки воды является обеспечение воды, соответствующей нормам, установленным Агентством по охране окружающей среды (EPA). EPA определяет, что вода любого неизвестного происхождения может считаться микробиологически безопасной для питья, если достигается удаление log 6 бактерий, log 4 вирусов и log 3 цист. Таким образом,общепринятыми критериями удаления для бактерий, вирусов и цист является удаление log 6, log 4 и log 3 соответственно. После очистки воды перед употреблением воду хранят в течение различного периода времени. Гетеротрофные бактерии (HPC) широко распространены в воздухе, почве, продуктах питания и во всех источниках воды и обычно присутствуют повсюду в окружающей среде. Бактерии HPC развиваются в воде, которую обработали с помощью встроенного устройства, такого как угольный фильтр или умягчитель, в водораспределяющих устройствах и в бутилированной воде и фактически во всей воде, в которой есть соответствующие питательные вещества. Данные организмы вызывают в хранящейся воде проблемы эстетической природы. Они образуют на воде слизистые пленки, делая ее непригодной для питья.USEPA имеет неофициальный стандарт 500 колониеобразующих единиц HPC бактерий/мл. Важной проблемой, связанной с бактериями HPC, является связь между HPC в питьевой воде и опасностью для здоровья для основного населения. Бактерии HPC могут являться косвенным индикатором представляющих интерес патогенов в питьевой воде и, таким образом, могут играть роль в оценке функционирования водоочистителей и эстетической приемлемости воды в случае загрязнения бактериями HPC. Делались некоторые попытки уменьшения и предотвращения роста данных бактерий в хранящейся очищенной воде.US20030222013 (Yang и др.) раскрывает фильтр для питьевой воды, способный ингибировать повторный рост бактерий в потоке к потребителю, в комбинации с неуглеродистым субмикронным фильтровальным элементом, расположенным непосредственно выше по ходу потока из выпускного отверстия системы, и элементом медной насадки в выпускном отверстии ниже по ходу потока из фильтровального элемента.US2005121387 (Alticor Inc) раскрывает, что частицы меди на угольном фильтре и комбинации обработанного серебром угля и медных частиц ингибируют рост бактерий в фильтре и воде. Недостаток данных способов состоит в том, что свежеочищенная вода загрязняется вредными химическими веществами, такими как тяжелые металлы. Известный уровень техники относится к контролю бактерий HPC в фильтре и во время очистки, но не предоставляет механизм дезинфекции хранящейся воды, не придавая ей дополнительного загрязнения. Согласно настоящему изобретению теперь можно сохранять воду дезинфицированной в течение длительного хранения. Это не связано с устройством, используемым для очистки хранящейся воды. Другой проблемой является то, что свежеочищенная вода, например вода, хранящаяся в резервуаре устройства для очистки воды, загрязняется бактериями HPC, находящимися в воздухе, в пространстве над жидкостью в резервуаре, и/или бактериями, оставленными на стенке резервуара потребителем (например, после очистки). Целью изобретения является сохранение воды, содержащейся в контейнере, дезинфицированной в течение хранения. Другой целью является достижение данного эффекта без добавления к воде существенных количеств химических веществ. Другой целью изобретения является сохранение очищенной воды дезинфицированной и предотвращение роста бактерий HPC в течение интервала времени между процессом очистки и потреблением. Еще одной целью настоящего изобретения является обеспечение снижения количества микробов в слегка загрязненной воде. Еще одной целью настоящего изобретения является создание дезинфицирующего устройства в системах очистки воды с самотеком для предотвращения роста бактерий HPC в течение интервала времени между процессом очистки и потреблением. Краткое описание изобретения Таким образом, настоящее изобретение предоставляет способ выделения источника галогена в про-1 017055 странство над жидкостью в емкости для хранения воды, которая содержит кассету, снабженную отверстием, включающий стадии на которых:- добавляют в кассету источник галогена, способный выделять газообразное дезинфицирующее средство;- газообразное дезинфицирующее средство выделяется в пространство над жидкостью в емкости; причем кассету размещают так, чтобы указанный источник галогена не находился в контакте с водой. Согласно другому аспекту настоящего изобретения предоставляется устройство для дезинфекции воды, хранящейся в емкости, включающее кассету и источник галогена, указанный источник галогена способен выделять газообразное дезинфицирующее средство в пространство над жидкостью в емкости через отверстие, созданное в указанной кассете, причем дезинфицирующее устройство размещено таким образом, чтобы указанный источник галогена не находился в контакте с водой. Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предоставляется способ сохранения воды,хранящейся в емкости, дезинфицированной во время хранения, включающий выделение газообразного дезинфицирующего средства из источника галогена в пространство над жидкостью в емкости, содержащей хранящуюся воду, в котором источник галогена размещен таким образом, чтобы он не находился в контакте с хранящейся водой. Особенно предпочтительно, чтобы источник галогена был выбран из источника хлора, брома или йода и, в частности, представлял собой твердый источник данных материалов. Подробное изложение изобретения Настоящее изобретение относится к дезинфицирующему устройству для сохранения воды, содержащейся в емкости, дезинфицированной путем высвобождения газообразного дезинфицирующего средства в пространство над жидкостью в емкости при обеспечении того, что дезинфицирующее средство пространственно отделено от воды, которая будет дезинфицирована. Таким образом, согласно настоящему изобретению можно во время хранения сохранять воду, содержащуюся в емкости, дезинфицированной посредством способа, в результате которого газообразное дезинфицирующее средство выделяется в пространство над жидкостью в емкости. Согласно изобретению источник галогена дезинфицирующего устройства не находится в контакте с находящейся в емкости водой. Способ предпочтительно осуществляют путем размещения источника галогена в кассете, причем указанный источник способен выделять газообразное дезинфицирующее средство в пространство над жидкостью в емкости, в которой дезинфицирующее устройство размещают так, чтобы обеспечить отсутствие контакта источника галогена с находящейся в емкости водой. Любая вода, которая должна храниться в течение определенного промежутка времени, может оставаться дезинфицированной с помощью дезинфицирующего устройства и способа, описанных в настоящем изобретении. Они особенно пригодны для сохранения очищенной питьевой воды, которая сохраняется дезинфицированной, потому что обычно существует промежуток времени между процессами очистки и потребления. Системы очистки воды, подаваемой самотеком, становятся особенно популярными в местах, где существует недостаточное снабжение энергией и водой. Также весьма возможно, что в данных системах очистки воды существует промежуток времени между процессами очистки и потребления. В таких случаях дезинфицирующее устройство и способ согласно изобретению пригодны для сохранения находящейся в емкости воды, свободной от загрязнения бактериями, особенно бактериями HPC, которые повсеместно распространены в воздухе и на других носителях. Дезинфицирующее устройство предпочтительно установлено на устройство для очистки воды, подаваемой самотеком, включающее фильтрационное устройство для отделения измельченных твердых частиц и суспендированных твердых частиц от входящей воды, которое связано по текучей среде с устройством, дозирующим химическое вещество, причем расход воды, выходящей из фильтрационного устройства, регулируют устройством регулирования скорости потока перед тем, как вода войдет в контакт с биоцидом, дозируемым с помощью устройства для дозирования химического вещества, затем вода остается в камере накопления в течение заранее определенного промежутка времени, прежде чем выйдет из системы очистки воды через поглотительное устройство для отделения дозированного биоцида от выходящей воды. Предпочтительно установить дезинфицирующее устройство таким образом, чтобы источник галогена был способен высвобождать газообразное дезинфицирующее средство в пространство над жидкостью в емкости для хранения воды, в которой собирается вода, выходящая из поглотительного устройства. Источник галогена. Источник галогена содержится в кассете, снабженной отверстием для обеспечения выделения газообразного дезинфицирующего средства. Источник галогена выбирают из источника хлора, брома или йода. Предпочтительно использовать в качестве источника галогена источник хлора. Предпочтительно,чтобы источником галогена было твердое вещество. Твердая форма предпочтительно представляет собой порошок, гранулу, таблетку или блок. Особенно предпочтительно, чтобы источник галогена предоставлялся в виде таблетки или блока. Размер источника галогена определяется размером контейнера и объемом воды, которая должна-2 017055 быть дезинфицирована. Предпочтительно, чтобы вес источника галогена находился в диапазоне 2-20 г,более предпочтительно 3-12 г и самым предпочтительным интервалом является 5-10 г. Источник хлора предпочтительно выбирают из дихлороизоцианурата калия, дихлороизоцианурата натрия, хлорированного тринатрий фосфата, гипохлорита кальция, гипохлорита лития, монохлорамина,дихлорамина, [(монотрихлоро)-тетра(монокалий дихлоро)] пентаизоцианурата, 1,3-дихлоро-5,5 диметилиданотона, паратолуол сульфодихлороамида, трихлоромеламина, N-хлорамина, Nхлоросукцинимида, N,N'-дихлороазодикарбонамида, N-хлороацетил-мочевины, N,N-дихлорбиурила,хлорированного дициандиамида или их смесей. Концентрация газообразного дезинфицирующего средства, выделившегося из источника галогена в пространство над жидкостью, находится предпочтительно в интервале 0,5-5 ppm, более предпочтительно 1-3 ppm и наиболее предпочтительно 1-2 ppm. Предпочтительно, чтобы емкость, в которой хранится вода, закрывалась крышкой, чтобы увеличить преимущество газообразного дезинфицирующего средства. Особенно предпочтительно, чтобы емкость, в которой хранится вода, была, по существу, замкнутой системой. Предпочтительно, чтобы источник галогена не находился в прямом контакте с водой и выделял газообразное дезинфицирующее средство только в пространство над жидкостью в емкости для хранения. Однако из объема изобретения не исключается, что часть газообразного дезинфицирующего средства поглощается водой. Поглощение газообразного дезинфицирующего средства водой имеет дополнительное преимущество в том, что могут эффективно уничтожаться малые концентрации бактерий, таких как бактерии HPC, а также может предотвращаться загрязнение воды через пространство над жидкостью. Дезинфицирующее устройство. Дезинфицирующее устройство содержит кассету, предпочтительно вмещающую источник галогена, снабженную отверстием для обеспечения пропускания газообразного дезинфицирующего средства в пространство над жидкостью в емкости, в которой хранится вода. Дезинфицирующее устройство размещают в емкости так, чтобы источник галогена не находился в прямом контакте с водой, сохраняемой дезинфицированной. Кассета имеет любую пригодную геометрическую форму и размер и сконструирована так, чтобы было удобно ее разместить в емкости для хранения воды. Размер кассеты зависит от объема воды и размера дезинфицируемой емкости. Кассета, вмещающая источник галогена, предпочтительно является полым цилиндром. Кассета предпочтительно включает основание и боковые стенки, причем на основании или на боковых стенках обеспечивается отверстие. Отверстие удобно создать в виде разрезов или отверстий на боковых стенках. Материал, используемый для конструкции кассеты, является любым подходящим материалом, который, по существу, химически не взаимодействует с источником галогена и выбран из полимеров, используемых для хранения источника галогена. Более предпочтительными материалами являются стирол-бутадиен-акрилонитрил, стирол-акрилонитрил или полиэтилен высокой плотности. Кассета может быть установлена в емкости со стационарной или движущейся водой. Изобретение будет далее пояснено посредством следующего неограничивающего чертежа и примеров. Чертеж показывает вид дезинфекционного устройства, которое может быть установлено внутри емкости, используемой для хранения воды. Дезинфицирующее устройство содержит кассету (1), внутри полости кассеты находится внутренняя опора (2) для удерживания блока источника галогена (3). Кассета снабжена продольными разрезами, которые действуют как отверстие (4) для обеспечения прохождения газообразного дезинфицирующего средства в пространство над жидкостью в емкости. Данное дезинфицирующее устройство может быть установлено на любой части емкости или на крышке емкости так,чтобы источник галогена не находился в прямом контакте с водой, хранящейся в емкости. Примерыi) Рост бактерий HPC в очищенной воде: 3 л воды, очищенной различными описанными ниже способами, хранили в закрытых емкостях в течение 0, 2 и 7 дней при 25C. Данные емкости не были воздухонепроницаемыми емкостями. Способы,используемые для очистки воды в различных экспериментах, были следующими: Пример 1: Кипячение в течение 20 мин. Пример 2: Автоклавирование. Пример 3: Муниципальный источник, который хлорируется. Пример 4: Коммерчески доступная вода в бутылках. Пример 5: Автоклавированная вода, хранившаяся в стерильном стакане в условиях стерильной атмосферы ламинарного воздушного потока с фильтром 0,22 мкм Рост бактерий HPC определяли стандартным микробным посевом в агаровой среде R2A, полученной от DIFCO в различные интервалы времени. Данные представлены в табл. 1. Данные, представленные в табл. 1, показывают, что вода, очищенная до различной степени различными средствами, становится значительно загрязненной при хранении и воздействии условий эксплуатации. Они также показывают, что атмосферный воздух становится основным источником загрязненияHPC в хранящейся воде. Однако при хранении в специальных стерилизованных условиях они остаются стерильными вплоть до приблизительно 22 дней.ii) Влияние источника галогена на дезинфекцию хранящейся воды. Вода была очищена с использованием стандартного устройства для очистки воды, и 3 л данной воды использовали для каждого следующего исследования. Очищенную воду сохраняли в качестве контроля и сравнивали с водой, которая была загрязнена бактериями HPC 104 КОЕ/мл. Контрольную и загрязненную воду помещали в закрытый крышкой стакан и хранили в закрытых условиях в течение 1, 5 и 10 дней, не подвергая воздействию какого-либо газообразного дезинфицирующего средства. В подобном эксперименте таблетку 2,5 г трихлороизоциануровой кислоты (TCCA) поместили в дезинфекционное устройство, как изображено на фиг. 1, которое было присоединено к нижней поверхности крышки емкости, содержащей воду. Были проверены следующие различные образцы: Пример 6: Очищенная вода без загрязнения. Пример 7: Очищенная вода, загрязненная 104 КОЕ/мл. Пример 8: Очищенная вода примера 6, снабженная дезинфицирующим устройством согласно изобретению, содержащим 2,5 г TCCA. Пример 9: Очищенная вода примера 7, снабженная дезинфицирующим устройством согласно изобретению, содержащим 2,5 г TCCA. Образцы воды анализировали на предмет микробного заражения в конце 1, 5 и 10 дней стандартным способом, описанным в примере 1, и данные представлены в табл. 2. Таблица 2 Данные, представленные в табл. 2, показывают, что газообразное дезинфицирующее средство, выделенное в пространство над жидкостью в емкости, в которой хранилась вода, было эффективным в контроле роста бактерий HPC. Также очевидно, что дезинфицирующее устройство изобретения, помимо сохранения стерильности очищенной воды, обеспечивает также уменьшение содержания микроорганизмов в слегка загрязненной воде. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ сохранения воды, хранящейся в емкости, дезинфицированной, в котором кассету с отверстием, содержащую источник галогена, способный выделять газообразное дезинфицирующее средство через отверстие в кассете в пространство над жидкостью в емкости, размещают в указанной емкости так,что указанный источник галогена не находится в контакте с водой. 2. Устройство для сохранения воды, хранящейся в емкости, дезинфицированной, которое включает кассету с отверстием, содержащую источник галогена, способный выделять газообразное дезинфицирующее средство через отверстие в кассете, причем кассета выполнена с возможностью размещения в емкости таким образом, чтобы источник галогена находился вне контакта с водой, а газообразное дезинфицирующее средство выделялось в пространство над жидкостью в емкости. 3. Устройство по п.2, в котором источником галогена является источник хлора. 4. Устройство по п.3, в котором источник хлора представляет собой трихлороизоциануровую кислоту или выбран из дихлороизоцианурата калия, дихлороизоцианурата натрия, хлорированного тринатрий фосфата, гипохлорита кальция, гипохлорита лития, монохлорамина, дихлорамина, [(монотрихлоро)тетра(монокалий дихлоро)]пентаизоцианурата, 1,3-дихлоро-5,5-диметилиданотона, паратолуол сульфодихлороамида, трихлоромеламина, N-хлорамина, N-хлоросукцинимида, N,N'-дихлороазодикарбона-4 017055 мида, N-хлороацетилмочевины, N,N-дихлорбиурила, хлорированного дициандиамида или их смесей. 5. Устройство по любому из пп.2-4, в котором источник галогена представляет собой твердое вещество. 6. Устройство по п.4, в котором источник галогена находится в форме таблетки или блока. 7. Применение источника галогена, который представляет собой трихлороизоциануровую кислоту или выбран из дихлороизоцианурата калия, дихлороизоцианурата натрия, хлорированного тринатрий фосфата, гипохлорита кальция, гипохлорита лития, монохлорамина, дихлорамина, [(монотрихлоро)тетра(монокалий дихлоро)]пентаизоцианурата, 1,3-дихлоро-5,5-диметилиданотона, паратолуол сульфодихлороамида,трихлоромеламина,N-хлорамина,N-хлоросукцинимида,N,N'дихлороазодикарбонамида, N-хлороацетилмочевины, N,N-дихлорбиурила, хлорированного дициандиамида или их смесей, для создания в пространстве над жидкостью в емкости для хранения воды газообразного дезинфицирующего средства, препятствующего росту гетеротрофных бактерий в воде, находящейся в емкости. 8. Применение по п.7, в котором источник галогена представляет собой трихлороизоциануровую кислоту.