Дезинтегратор сине-зеленых водорослей

 

Изобретение предназначено для дезинтеграции сине-зеленых водорослей при очистке мелководий водохранилищ с выработкой дейтерия, биоудобрений и белково-витаминной добавки. Дезинтегратор содержит цилиндрический корпус с всасывающим и нагнетательными патрубками, установленный по оси корпуса ротор с впадинами, взаимодействующими через жидкостной кольцевой канал с выступами и впадинами корпуса, которые выполнены на упругой водопроницаемой накладке. Накладка образует с корпусом полость, разобщенную от всасывающего и нагнетательного патрубков и сообщенную со сборником смеси протиевой и дейтериевой воды, который сообщен со следующими ступенями дезинтегратора. Сборник последней ступени соединен с камерой электролиза, включающей анодные и катодные секции, разделенные полупроницаемой перегородкой. Анодная секция связана со сборником кислорода, а катодная - со сборником дейтерия. Всасывающий патрубок первой ступени дезинтегратора сообщен со сборником дезинтеграта ленточного пресс-фильтра после входного дезинтегратора. Нагнетательный патрубок первой ступени дезинтеграции ассоциатов молекул протиевой и дейтериевой воды соединен с биофильтром. Нижняя секция биофильтра сообщена с центробежным микрофильтром с нежесткой фильтровальной перегородкой. Корпус микрофильтра связан патрубком со сборником питьевой воды, а патрубком осадка сообщен с пресс-фильтром, сушилкой и сборником белково-витаминной добавки. Изобретение обеспечивает повышение эффективности отделения дейтериевой воды от протиевой при комплексной утилизации сине-зеленых водорослей. 1 ил.

Изобретение относится к технике дезинтеграции сине-зеленых водорослей при очистке мелководий водохранилищ с выработкой дейтерия, биоудобрений и белково-витаминной добавки /БВД/.

Известен дезинтегратор, содержащий цилиндрический корпус со всасывающим и нагнетательным патрубками, установленный по оси корпуса ротор с впадинами, взаимодействующими через жидкостной кольцевой канал с выступами и впадинами корпуса /патент РФ N 2086641, кл. C 12 N 1/33, C 02 F 3/00, 1997/, недостатком которого является низкая степень отделения дейтериевой воды /D₂О/ от протиевой /H₂O/, что снижает эффективность его работы при комплексной утилизации сине-зеленых водорослей.

Цель изобретения - повышение эффективности достигается тем, что корпус на внутренней поверхности, сопряженной с жидкостным кольцевым каналом с упругой водопроницаемой накладкой, размер отверстий которой превышает размер капилляров, а накладка образует с корпусом полость, разобщенную от всасывающего и нагнетательных патрубков и сообщенную патрубком со сборником смеси протиевой /H₂O/ и дейтериевой /D₂O/ воды, а сборник в свою очередь сообщен со следующими ступенями дезинтегратора, а сборник последней ступени дезинтегратора сообщен с камерой электролиза, включающей анодные и катодные секции, разделенные полупроницаемой перегородкой, причем анодная секция сообщена со сборником кислорода /O₂/, а катодная - со сборником дейтерия /D₂/, а всасывающий патрубок первой ступени дезинтегратора сообщен со сборником дезинтегратора ленточного пресс-фильтра после входного дезинтегратора, включающего цилиндрический корпус со всасывающим, нагнетательным патрубками, по оси которого размещен ротор с выступами и впадинами, взаимодействующими через жидкостной кольцевой канал с выступами и впадинами корпуса, а нагнетательные патрубки дезинтеграторов ассоциатов молекул воды сообщены с биофильтром, включающим корпус с технологическими патрубками, разделенный перфорированными перегородками на секции с размещенной на перегородках иммобилизационной насадкой, а секции патрубками сообщены с нагнетателем воздуха, а нижняя секция патрубком сообщена с центробежным микрофильтром с нежесткой фильтровальной перегородкой, а корпус микрофильтра патрубком сообщен со сборником питьевой воды, а патрубок осадка сообщен с пресс-фильтром, сушилкой и сборником белково-витаминной добавки /БВД/.

Основано на отличии дейтериевой /D₂O/ воды от протиевой /H₂O/: - плотность дейтериевой воды на 20% превышает плотность протиевой; - вязкость дейтериевой воды выше протиевой; - температура кипения дейтериевой выше протиевой, а соответственно, ниже порог конденсации.

Сине-зеленые водоросли имеют коэффициент накопления K_H = 10⁷-10⁹, что обеспечивает накопление в протоплазме сине-зеленых водорослей тяжелой воды 0,4-0,6% от массы протоплазмы.

На мелководиях водохранилищ испаряется легкая вода /H₂O/, а тяжелая /D₂O/ увеличивается в концентрациях.

Все вместе взятое обеспечивает достижение цели.

На чертеже схематически показана установка выработки дейтерия, биоудобрения, белково-витаминной добавки и воды питьевых кондиций с применением дезинтегратора сине-зеленых водорослей.

Дезинтегратор сине-зеленых водорослей содержит цилиндрический корпус 1 со всасывающим 2 и нагнетательным 3 патрубками, установленный по оси корпуса 1 ротор 4 с впадинами 5, взаимодействующими через жидкостной кольцевой канал 6 с выступами 7 и впадинами 8 корпуса 1, выполненными на упругой водопроницаемой накладке 9, размер отверстий которой превышает размер капилляров, а накладка образует с корпусом полость 10, разобщенную от всасывающего 2 и нагнетательного 3 патрубков и сообщенную патрубком 11 со сборником 12 смеси протиевой и дейтериевой воды, а сборник 12 в свою очередь сообщен со следующими ступенями дезинтеграторов 13 и 14, а сборник 15 последней ступени дезинтегратора 14 сообщен с камерой электролиза 16, включающей анодные 17 и катодные 18 секции, разделенные полупроницаемой перегородкой 19, причем анодная 17 секция сообщена со сборником 20 кислорода, а катодная 18 со сборником 21 дейтерия, а всасывающий патрубок 2 первой ступени дезинтегратора сообщен со сборником 22 дезинтегратора ленточного пресс-фильтра 23 после входного дезинтегратора, включающего цилиндрический корпус 24 со всасывающим 25 и нагнетательным 26 патрубками, по оси которого размещен ротор 27 с выступами 28 и впадинами 29, взаимодействующими через жидкостной кольцевой канал 30 с выступами 31 и впадинами 32 корпуса 24, а нагнетательные патрубки 3 дезинтеграторов 13 ассоциатов молекул воды сообщены с биофильтром 33, включающим корпус 34 с технологическими патрубками 35 и 36, разделенный перфорированными перегородками 37 на секции 38, с размещенной на перегородках 37 иммобилизационной насадкой 39, а секции 38 сообщены с нагнетателем воздуха 40, а нижняя секция 38 патрубком 36 сообщена с центробежным микрофильтром 41 с нежесткой фильтровальной перегородкой 42, а корпус 43 микрофильтра патрубком 44 сообщен со сборником 45 питьевой воды, а патрубком 46 осадка сообщен с пресс-фильтром 47, сушилкой 48 и сборником 49 белково-витаминной добавки.

Дезинтегратор сине-зеленых водорослей в установке выработки дейтерия, биоудобрений, БВД и воды питьевых кондиций работает следующим образом.

Сине-зеленые водоросли с мелководий тралом собирают в затон, откуда через всасывающий патрубок 25 поступают в жидкостной кольцевой канал 30 между ротором 27 и корпусом 24. За счет срезающих усилий между выступами 28 ротора 27 и выступами 31 корпуса 24 происходит разрушение /дезинтеграция/ оболочек водорослей с освобождением внутриклеточной жидкости, в которой происходило накопление тяжелой воды при коэффициентах накопления К_н = 10⁷-10⁹, причем концентрация тяжелой воды составляет 0,4-0,5% от массы водорослей. Дезинтеграт сине-зеленых водорослей поступает между ветвями двух бесконечных лент, перемещающихся с некоторым скольжением относительно друг друга, пресс-фильтра 23, в котором происходит отжатие жидкой составляющей дезинтегратора в сборник 22, а твердая составляющая из сборника 50 используется в качестве биоудобрения. Жидкая составляющая дезинтегратора в виде смеси протиевой и дейтериевой воды поступает по патрубку 2 в дезинтегратор ассоциатов молекул воды в кольцевом канале 6 между ротором 4 упругой водопроницаемой накладкой 9 с размерами отверстий, превышающими размеры капилляра. При выбросе воды из впадин 5 ротора 4 она опоражнивает впадину 5 в виде жидкостного поршня, создавая во впадине 5 разрежение. При разрежении в жидкостном поршне, выбрасываемом из впадины 5, возникают пузырьки пара, при контакте с выступами 7 и впадинами 8 упругой накладки 9 паровые пузырьки конденсируются. Объем конденсата в тысячу раз меньше объема пара, из которого он образовался, и в воде возникают пустоты, которые заполняются гидравлическими ударами, разрушая ассоциаты, между протиевой и дейтериевой водой. Молекулы дейтериевой воды имеют плотность на 20% выше и под воздействием центробежной силы и гидравлических ударов они проходят через отверстия упругой перегородки 9 и накапливаются в полости 10. При конденсации пара выделяется тепло и происходит испарение воды, причем в пар переходит протиевая вода, имеющая температуру кипения, а соответственно, испарения ниже, чем тяжелая вода, и смесь обогащается дейтериевой водой. Вязкость дейтериевой воды на 23% больше протиевой и она пропускает последнюю через отверстия упругой накладки 10, препятствуя противотоку первой. Смесь протиевой и дейтериевой воды из полости 10 отводится по патрубку 11 в сборник 12. Последовательным переходом от одной ступени дезинтеграции ассоциатов молекул воды к последующей обогащение смеси дейтериевой водой становится эффективней совместных воздействий факторов испарения, конденсации, повышения вязкости и плотности дейтериевой воды в сравнении с протиевой. Таким образом, концентрация дейтериевой воды может быть доведена до 90-95%. Концентрат из сборника 15 поступает в камеру 16 электролиза. Под воздействием постоянного электрического тока в анодной секции 17 выделяется кислород и отводится в сборник 20, а в катодной секции 18 - дейтерий и отводится в сборник 21 для использования в термоядерных реакторах. Вода, освобожденная от дейтерия, через патрубки 3 ступеней дезинтеграции 13,14 и т.д. поступает в биофильтр 33, в котором на иммобилизационной насадке 39 воду освобождают от растворенных примесей. За счет иммобилизации /прилипания/ осуществляется АВТОСЕЛЕКЦИЯ, т.е. в биопленке культивируются устойчивые организмы, работающие в условиях исчерпывания растворенных примесей от вышележащих секций 38 к нижележащим. Одновременно у микроорганизмов появляется способность к СУКЦЕССИИ, т.е. продукты жизнедеятельности /метаболиты/ микроорганизмов вышележащей биопленки используют в качестве источника питания микроорганизмы биопленки нижних слоев насадки 39. Вода, освобожденная от примесей тяжелой воды, обладает повышенными питьевыми качествами, а ее аэрирование кислородом воздуха от нагнетателя 40 и в факеле распыла центробежного микрофильтра 41 делает ее "живой" водой, применяемой для использования из сборника 45. Биомасса аэробов последовательно обезвоживается в пресс-фильтре 47, сушилке 48 и товарная белково-витаминная добавка используется в корм скоту и птице из расчета 1 г на 1 кг живого веса скота и птицы, повышает надои молока, привесы мяса, яйценосность, сокращает падеж молодняка, повышает генетику родительского стада.

Биомасса сине-зеленых водорослей содержит до 50% белка, витамина B₁₂ и других ценных компонентов и является биоудобрением.

Строительство водохранилищ на равнинных участках Днепра и Волги привело к образованию мелководий, например, Киевское водохранилище на 40-50% площади состоит из мелководий. Смыв азота, фосфора с полей привел к бурному развитию на прогреваемых солнцем участках мелководий сине-зеленых водорослей, причем они размножаются настолько эффективно, что затягивают поверхность слизистой пенкой, затрудняющей поступление кислорода в глубинные слои.

Накопление сине-зелеными водорослями тяжелой воды создает условия для развития термоядерной энергетики, термоядерный распад 1 кг дейтерия в 10 миллионов раз превышает количество энергии, выделяющейся при сгорании 1 кг угля.

Комплексная переработка сине-зеленых водорослей открывает возможности борьбы с "чумой" мелководий водохранилищ, т.е. решаются рыбо-хозяйственные и экологические аспекты с одновременным обеспечением населения высококачественной водой микробной безреагентной водоподготовки без использования глинозема, хлора и т.д.

Формула изобретения

Дезинтегратор сине-зеленых водорослей, содержащий цилиндрический корпус со всасывающим и нагнетательным патрубками, установленный по оси корпуса ротор с впадинами, взаимодействующими через жидкостной кольцевой канал с выступами и впадинами корпуса, отличающийся тем, что выступы и впадины корпуса выполнены на упругой водопроницаемой накладке, размер отверстий которой превышает размер капилляров, а накладка образует с корпусом полость, разобщенную от всасывающего и нагнетательного патрубков и сообщенную патрубком со сборником смеси протиевой и дейтериевой воды, при этом сборник смеси, в свою очередь, сообщен со следующими ступенями дезинтегратора, а сборник последней ступени дезинтегратора сообщен с камерой электролиза, включающей анодные и катодные секции, разделенные полупроницаемой перегородкой, причем анодная секция сообщена со сборником кислорода, а катодная - со сборником дейтерия, всасывающий патрубок первой ступени дезинтегратора сообщен со сборником дезинтегратора ленточного пресс-фильтра после входного дезинтегратора, включающего цилиндрический корпус со всасывающим и нагнетательным патрубками, по оси которого размещен ротор с выступами и впадинами, взаимодействующими через жидкостной кольцевой канал с выступами и впадинами корпуса, а нагнетательный патрубок первой ступени дезинтеграции ассоциатов молекул протиевой и дейтериевой воды сообщен с биофильтром, включающим корпус с технологическими патрубками, разделенный перфорированными перегородками на секции с размещенной на перегородках иммобилизационной насадкой, при этом секции сообщены с нагнетателем воздуха, а нижняя секция сообщена с центробежным микрофильтром с нежесткой фильтровальной перегородкой, причем корпус микрофильтра сообщен патрубком со сборником питьевой воды, а патрубком осадка сообщен с пресс-фильтром, сушилкой и сборником белково-витаминной добавки.

РИСУНКИ

Рисунок 1