способ окислительной обработки водных жидкостей

Формула изобретения

1. Способ окислительной обработки водных жидкостей с помощью окислителей, в котором водную жидкость пропускают через электролизный реактор, в котором установлены электроды, с использованием высокого перенапряжения, например +3 В на аноде и -1,5 В на катоде, создают преимущественно сильно агрессивные окислители (ОН^- , О₃, Н₂О₃) в течение электрохимического разложения воды, отличающийся тем, что водная жидкость содержит фекалии и накапливается в туалетах транспортных средств, из жидкости удаляют в сепараторе грубые вещества и затем механически размельчают, отфильтровывают неорганические остаточные составляющие, и затем обработанную таким образом водную жидкость пропускают через электролизный реактор несколько раз с высвобождением газообразных составляющих в течение обработки внутри электролизного реактора.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что оставшуюся жидкость, которая, по существу, состоит из воды, направляют в систему свежей, технической и/или смывной воды.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что оставшуюся жидкость, которая, по существу, состоит из воды, выливают на рельсы железнодорожных путей.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что электроды электролизного реактора покрыты алмазом или углеродом.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что водную жидкость пропускают через электролизный реактор сверху реактора и выгружают снизу реактора или наоборот.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу окислительной обработки водных жидкостей с помощью окислителей, в которых водную жидкость пропускают через электролизный реактор, где установлены такие электроды, которые на основе высоких перенапряжений (например, +3 В на аноде и -1,5 В на катоде) создают преимущественно сильно агрессивные окислители (ОН^-, О₃, Н ₂О₂) при электрохимическом разложении воды.

Известен способ окислительной обработки поверхностей с помощью содержащей окислители электролитной жидкости (DE 102 19 688 А1). При этом электролитную жидкость прокачивают в замкнутом контуре. Окислители получают электрохимически с помощью снабженных алмазным слоем электродов в электролизном реакторе. Такие электроды имеют свойство создавать при электролизе большую разницу потенциалов между катодом и анодом, которая значительно превосходит обычные 1,4 В и может составлять, например, около 4,5 В. При этом возникают прежде всего очень агрессивные гидроксильные радикалы, а также озон и пероксид водорода. Известный способ применяют, например, для очистки поверхностей кремниевых полупроводниковых пластин, и для этой цели полупроводниковые пластины помещают в резервуар с электролитной жидкостью, например, разбавленной серной кислотой.

Данное изобретение относится к способу окислительной обработки черной воды и/или серой воды с образованием конечного продукта, который состоит по существу из воды.

Под черной водой в данной заявке понимаются фекалии в более или менее жидком виде. Серая вода обозначает воду, которая приходит, например, из раковины умывальника.

Обрабатываемая с помощью способа согласно изобретению вода называется смывной или технической водой, т.е. водой, которую можно использовать для смыва в туалете. Однако с помощью способа согласно изобретению черную и/или серую воду можно обрабатывать так, что ее вполне можно использовать, если пренебречь небольшой долей хлоридов, в качестве свежей воды, при этом, в частности, имеется в виду применение в качестве смывной воды в туалетах в поездах или самолетах.

Исходя из известного способа, в качестве водной жидкости применяют, согласно изобретению черную и/или серую воду, освобождают ее от грубых веществ, затем механически размельчают перед направлением в электролизный реактор для высвобождения газообразных составляющих, и оставшуюся жидкость, которая по существу состоит из воды, направляют в систему свежей, технической или смывной воды.

В предпочтительном варианте выполнения способа согласно изобретению можно применять циркуляционный способ, т.е. подлежащую обработке жидкость несколько раз пропускают через электролизный реактор, так что его можно выполнять относительно небольшим в зависимости от подлежащего обработке количества жидкости. Однако вполне возможно также применять в данном случае не непрерывный способ, т.е. выбирать длину электролизного реактора так, что подлежащая обработке жидкость при проходе через электролизный реактор подвергается такой обработке, что на выходе можно отбирать жидкость, которая по существу состоит из воды.

Ниже приводится подробное описание примера выполнения изобретения со ссылками на чертеж, на котором изображена схема потоков для обработки черной воды в свежую воду.

На чертеже позицией 10 обозначен бак черной воды, в котором собирается, например, слив туалета или же раковины умывальника в туалете в поезде или в самолете. В этой связи несущественно, как слив попадает в бак, т.е. через обычные устройства в домашних установках или через вакуумные устройства, известные из вакуумных туалетов в транспортных средствах.

Позициями 101 и 102 обозначены указания заполнения бака. Насос 11 черной воды подает сливную массу в размельчитель 12, в котором спускаемая масса размельчается. Из него сливная масса попадает в фильтр 13 и через выпускной клапан 14 и впускной клапан 15 - в электролизный реактор 20.

На чертеже не изображен сепаратор, который может быть расположен где-нибудь между туалетом и баком 10 черной воды, для отделения из приходящей жидкости таких частей, которые не подлежат обработке. При этом отсортировываются части, такие как, например, зажигалки, которые иногда попадают в раковину туалета.

В электролизном реакторе 20 находится множество покрытых алмазным слоем электродов, и поскольку оба электрода, катод и анод, покрыты слоем углерода, то между ними находится мембрана разделения веществ. Для данного изобретения существенным является то, что выбраны такие электроды, которые образуют относительно высокую разницу потенциалов, о которой известно, что при этом образуются, в частности, радикалы ОН ^-. Они возникают из водной составляющей фекалий, соответственно, технической и серой воды и воздействуют в свою очередь окисляющим образом на другие составляющие технической и серой воды. Эти составляющие являются почти исключительно органическими соединениями, которые с помощью радикалов ОН^- преобразуются в воду и диоксид углерода. Это является желательным в смысле изобретения процессом, а именно, что из водных составляющих фекалий можно создавать окислители, которые в свою очередь «сжигают» органические составляющие фекалий, так что наряду с водой остается лишь диоксид углерода.

Фекалии пропускают по замкнутому контуру, т.е. они выходят из электролизного реактора 20 и после измерения расхода и передачи потока, определения восстановления, соответственно, окисления и величины рН (позиции 30-32) снова попадают в реактор 20. Для циркуляции жидкости применяют центробежный насос 33. На чертеже вход реактора 20 расположен вверху, а выход внизу, хотя в одном предпочтительном варианте выполнения способа согласно изобретению они расположены наоборот.

В этом замкнутом контуре из элементов 20, 30-33 не изображен включаемый и отключаемый байпас с фильтром. Этот фильтр применяют для отфильтровывания непреобразованных составляющих частей, т.е., например, неорганических составляющих частей, которые хотя и в небольших количествах могут появляться в фекалиях.

Реактор 20 снабжен указателями 202, 203 уровня заполнения и прибором 201 измерения температуры.

Кроме того, реактор 20 имеет проходящий вверх выход для отходящего воздуха, который с помощью вентилятора 21 отходящего воздуха, управляемого датчиком 22 воздушного потока, отводят из установки.

После достаточно долгой обработки циркулирующей жидкости ее можно направлять через выпускной клапан 40 в бак 41 свежей воды. Он снабжен указателем 42 уровня заполнения. Свежую воду можно извлекать через клапан 43.

В предпочтительном использовании способа согласно изобретению, например, в туалете поезда, можно обеспечивать получение обратно необходимой для смыва свежей воды. Получаемую сверх этого обработанную свежую воду можно без проблем сливать на рельсы.

Существенным в этой связи является замкнутый контур, т.е. получаемую черную воду пропускают по замкнутому контуру так долго, пока не будет достигнуто необходимое качество.