BR112015027515B1 - Método para tratar água em um sistema de água corrente, e, sistema de tratamento para tratar água em um sistema de água corrente com uma descarga de plasma - Google Patents

Abstract

método para implementar uma descarga de alta voltagem controlada e tratamento eletromagnético de água, sistema para tratar água com uma descarga de alta voltagem, sistema eletromagnético ou de eletrólise para tratar água, e, sistema de tratamento para tratar água. um sistema e método para tratar sistemas de água em escoamento com uma descarga de plasma para remover ou controlar crescimento de espécies microbianas. o sistema e o método protegem outros componentes de um sistema de água de serem danificados por energia de excesso a partir do tratamento eletro-hidráulico. o sistema e o método também reciclam gás ozônio gerado por um gerador de alta voltagem que energiza a descarga de plasma para tratar adicionalmente a água. um sistema de infusão de gás a montante de ou dentro de uma câmara de reação de plasma pode ser usada para criar bolhas finas de ozônio, ar, ou outros gases na água sendo tratados para auxiliar na geração de plasma.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA COM PEDIDOS RELACIONADOS

[01] Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório dos EUA com No. de Série 61/818.229, depositado em 1 de maio de 2013.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO 1. Campo da invenção

[02] Esta invenção se refere a um sistema e método para tartar sistemas de água em escoamento usando uma descarga de alta voltagem para gerar plasma e usando o subproduto de ozônio a partir da geração de alta voltagem, particularmente útil no tratamento da torre de refrigeração ou outros sistemas de ciclo fechado ou de recirculação.

2. Descrição da Técnica Relacionada

[03] Sistemas de água antropogênicos são componentes críticos comumente encontrados na maioria das instalações de produção de energia do mundo, plantas de fabricação e industrial, hospitais, e outras edificações e complexos institucionais. Estes sistemas consomem em torno de 2649,7 bilhões de litros (700 bilhões de galões) de água anualmente com um custo de $1,8 bilhão em água de composição e custos de manipulação de esgoto sozinhos. Todos estes sistemas de água antropogênicos necessitam de alguma forma de tratamento, tanto químico quanto não químico, para controlar o acúmulo de escala, biofilme e outros subprodutos de corrosão nas importantes superfícies de transferência de calor que são necessárias para a operação de sistema eficiente.

[04] Para sistemas de água que envolvem a troca térmica, tal como torres de refrigeração e caldeiras, tratamento eficaz para remover estes contaminantes e para prolongar a quantidade de tempo antes dos sistemas serem contaminados novamente pode economizar quantidades significativas de dinheiro. Um tratamento completo e eficaz pode economizar os custos para produtos químicos e trabalho reduzindo a frequência de tratamentos periódicos ou reduzindo a quantidade de produtos químicos necessários para a manutenção rotineira e/ou tratamentos periódicos. Tal tratamento também pode economizar os custos de energia através da operação de superfícies de troca térmica limpas. Incrustação de superfícies de troca térmica custa centenas de milhões de dólares à indústria dos EUA a cada ano e diretamente está relacionado com um aumento no consumo de energia de quase 3 quatrilhões de Btus (quads) anualmente.

[05] Para maximizar o uso de água e minimizar o desperdício, muitos destes sistemas empregam uma série de tratamentos químicos que protegem o sistema contra escamação, formação de biofilme, e corrosão. Estes tratamentos químicos permitem que a água seja reutilizada e reciclada um número de vezes antes de ser necessário descarregar a água e substituir a mesma com água fresca. Aumentando a duração em que a água pode ser circulada reduz significativamente a quantidade de água que é descarregada para o sistema de esgoto e minimiza a quantidade de água de composição que é necessária para substituir a purga. No entanto, muitos métodos e composições de tratamento químico podem danificar os componentes de um sistema de água sendo tratados como os produtos químicos usados são altamente corrosivos. Também existe um lado negativo ambiental para tratamentos químicos rigorosos, incluindo preocupação crescente sobre a formação de subprodutos de desinfecção tóxicos tais como trialometanos, haloacetonitrilas, e halofenois que foram identificados na água de descarga sendo liberada para o ambiente. É estimado que existem 536 bilhões de libras de produtos químicos de tratamento de água descarregados anualmente como um resultado de tratamentos de torre de refrigeração, que podem impactar uma variedade de espécies que vivem em áreas ou próximas de áreas e cursos de água que recebem componentes bacterianos ou de descarga de plantas de tratamento de esgoto que recebem a descarga.

[06] Em uma tentativa para minimizar o impacto ambiental associado com alguns tratamentos químicos, muitas companhias de tratamento de água, e de maneira mais importante os seus consumidores, estão querendo usar tecnologias de tratamento de água com base em produtos não químicos para manter o desempenho dos seus sistemas. Existem atualmente cerca de 30 dispositivos de tratamento de produtos não químicos ou tecnologias de condicionamento de água que são comercialmente disponíveis para o uso tanto em sistemas de água comerciais quanto residenciais. Estes sistemas podem ser divididos em três categorias: (1) Produtores químicos indiretos que usam um aditivo químico seguro ou benigno tal como ar ou sal para produzir a biocida. Estes sistemas incluem geradores de ozônio e geradores de hipoclorito eletroquímicos e geradores de oxidação mistos. (2) Produtores químicos diretos que geram as espécies químicas ativas a partir de interação direta na água. Estes dispositivos usam processos mecânicos, tais como cavitação hidrodinâmica ou cavitação sônica, para produzir radicais hidroxila junto com áreas localizadas de temperaturas e pressões na água. Outros tipos de dispositivos que podem caber nesta categoria são sistemas de luz ultravioleta. (3) Dispositivos magnéticos e elétricos, incluindo geração de plasma, usam campos magnéticos e elétricos induzidos para induzir movimento e migração de íon que pode resultar na morte celular através da eletroporação, ou efeitos de ressonância de ciclotron de íon dentro da parede celular. De todas estas tecnologias os dispositivos magnéticos e elétricos são os mais comuns; no entanto, estas são as tecnologias que possuem o suporte científico menos rigoroso. As abordagens químicas diretas e indiretas possuem mais credibilidade cientifica; no entanto, este maior entendimento pode ter limitado as suas aplicações potenciais e assim eles não são capazes de capturar uma maior porção da fatia de mercado.

[07] A aplicação de descarga de alta voltagem e geração de plasma dentro da água é conhecida na técnica anterior. Por exemplo, um artigo publicado por B.R. Locke et al. (Ind Eng. Chem Res 2006, 45,882-905) descreve geometria e configuração de eletrodo, o arco pulsado vs. corona pulsado, e as espécies químicas que são formadas durante uma descarga eletro- hidráulica e plasma não térmico em processo de descarga de água. O artigo se endereça a muitos dos problemas fundamentais relacionados com o uso desta técnica para o tratamento de água, mas falha em se endereçar às aplicações práticas relacionadas com o tratamento de água em um ambiente industrial, comercial, ou residencial, especialmente relacionado com a necessidade por múltiplos pontos para minimizar o efeito da radiação eletromagnética liberada para a água e atmosfera circundante.

[08] Também é conhecido o uso de gás ozônio para tratar água. Por exemplo, em um artigo de Gupta et al. (S. B. Gupta, IEEE Transactions on Plasma Science, 2008, 36, 40, 1612-163) o uso de um processo de oxidação avançado resultando de descargas pulsadas em água é descrito. O processo descrito por Gupta usa gás oxigênio ou gás ozônio fornecido para o reator de descarga a partir de fontes independentes secundárias (e não a partir do gerador de alta voltagem). Eles também reportam que a saída do sistema e o desempenho é bastante dependente da condutividade de solução. Para os sistemas onde a condutividade de água pode ser alta, tal como na torre de refrigeração e aplicações de ciclo fechado, descargas de maior voltagem são necessárias e isto por sua vez crua problemas com radiação eletromagnética aumentada.

[09] Também existem várias patentes da técnica anterior ou pedidos de patente publicados que se endereçam à geração de plasma para vários propósitos, incluindo tratamento de água ou purificação, tal como Publicação de Pedido de Patente dos EUA No. 2009/0297409 (geração de plasmas de descarga de fluxo em pressões maiores ou atmosféricas), Publicação de Pedido de Patente dos EUA No. 2006/0060464 (geração de plasma em fluidos, em particular formados dentro das bolhas geradas e contidas em um meio aquoso), Patente dos EUA No. 6.558.638 (usando descarga de alta voltagem para tratar os líquidos, enquanto incorporam um meio de distribuição de gás para gerar bolhas na zona de descarga), e Publicação de Pedido de Patente dos EUA No. 2010/0219136 (descarga de plasma pulsada para tratar fluido tal como água em uma vazão de 5 gpm enquanto consomem apenas 120 a 150 Watts de energia).

[10] A técnica anterior ensina que descargas de alta voltagem emágua pode gerar espécies quimicamente ativas, exibem efeitos físicos, e controlam a química da água. No entanto, a técnica conhecida não se endereça a como aplicar esta tecnologia de uso de descarga de plasma para tratar maiores volumes de escoamento de água em um ajuste industrial, comercial ou residencial por períodos mais longos de tempo sem danificar outros componentes de um sistema de água, incluindo os controladores e monitores que são necessários para o controle de corrosão e escala, descompressão, e medidas de conservação de água.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[11] Esta invenção se refere a um sistema e método usando tecnologias não químicas para tratar sistemas de água em escoamento, tais como torres de refrigeração e ciclo fechado ou recirculando sistemas de água. Este tratamento envolve gerar uma descarga de alta frequência e alta voltagem entre dois eletrodos submersos na água sendo tratada. Com cada descarga entre os eletrodos existe um número de produtos químicos oxidantes de vida longa (ozônio, peróxido de hidrogênio) e produtos químicos oxidantes de vida curta (superóxidos, radicais hidroxila, e radicais hidrogênio) gerados, radiação de UV também é gerado, junto com ondas de choque sônicas. Estes efeitos são bem conhecidos na técnica anterior. No entanto, não é conhecido anteriormente o uso de um sistema eletromagnético ou de eletrólise que captura a energia de excesso produzida pela descarga de alta voltagem (que normalmente é desperdiçada). De acordo com uma modalidade da invenção, o sistema usa esta energia de excesso para condicionar adicionalmente e tratar a água permitindo que a corrente escoe através de ciclos de fio conectando tubulação de sistema de água com um solo para gerar um campo magnético na água. Este campo magnético foi mostrado para ter um efeito benéfico no tratamento de água e evita os efeitos danosos das grandes quantidades de radiação eletromagnética através de todo o sistema de água possui nos sistemas de controle eletrônico usados para medir a condutividade, pH, atividade biológica, bem como para controlar bombas e outros componentes de sistema crítico que são tipicamente encontrados com sistemas que geram diretamente uma descarga de alta voltagem em um fornecimento de água.

[12] Para usar uma descarga de alta voltagem sem ter múltiplos pontos de solo na água ou blindagem adequada em torno dos componentes de alta voltagem severamente limita a capacidade de aplicação da técnica anterior existente. Outra modalidade da invenção inclui o uso de um gerador de microbolha que introduz uma corrente fina de microbolhas na câmara de descarga de alta voltagem. De maneira a maximizar a área de reação para as descargas de alta voltagem em fornecimentos de energia de água altamente condutivos com a capacidade de gerar mais de 200 kV são necessários. Um subproduto na operação destas fontes de energia é a produção de gás ozônio que deve ser removido a partir do sistema. Nossa patente ensina que este gás ozônio produzido como um subproduto da fonte de alimentação de alta voltagem pode ser produzido na câmara de alta voltagem como uma dispersão fina de microbolhas para fazer uma zona onde reações de oxidação são aprimoradas. Adicionalmente a câmara de alta voltagem pode incorporar um sistema de manipulação de fluido que gera microbolhas dentro da zona de descarga de alta voltagem através de sonicação ou cavitação hidrodinâmica. Finalmente nossa patente ensina o uso de um regime de descarga de alta voltagem de pulso onde a descarga de alta voltagem pode ser aplicada nos incrementos de tempo específicos para evitar superaquecimento da água, fiação, ou outros componentes críticos de fonte de alimentação.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[13] O aparelho da invenção é adicionalmente descrito e explicado com relação aos seguintes desenhos em que:A FIG. 1 é uma vista esquemática de uma modalidade preferida de um sistema de acordo com a invenção;As FIGS. 2A e 2B são gráficos mostrando campos eletromagnéticos medidos em um experimento quando uma modalidade da invenção não foi aplicada;A FIG. 3 é um gráfico mostrando campos eletromagnéticos medidos em outro experimento usando uma modalidade preferida da invenção;A FIG. 4 é uma vista esquemática de outra modalidade preferida de um sistema de acordo com a invenção;A FIG. 5 é uma vista esquemática de outra modalidade preferida de um sistema de acordo com a invenção.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERIDAS

[14] Uma modalidade preferida de um sistema de tratamento de acordo com a invenção é representada na FIG. 1. O sistema de tratamento 10 preferivelmente compreende um sistema de infusão de gás 28, uma câmara de reação de plasma 36, um gerador de alta voltagem 40, sistema de energia 46, e vários dispositivos de proteção de componente. O sistema de tratamento 10 é facilmente adicionado a um sistema de água 12 existente. O sistema de água 12 pode ser qualquer sistema de água residencial, comercial ou residencial, particularmente aqueles usados para resfriar aplicações e sistemas de água recirculados, tais como torres de refrigeração. O sistema de água 12 inclui componentes bem conhecidos que não são representados na FIG. 1. Uma corrente de água 14 a partir de um sistema de água 12 sendo tratado passa através de vários sensores 16 comumente usados no monitoramento de sistemas de água, tais como sensores de pH, temperatura e condutividade. Dependendo do tamanho de um sistema de água 12 e volume de escoamento de água através de um sistema de água 12, toda a água no sistema pode passar através do sistema de tratamento 10 ou apenas uma porção ou corrente lateral pode passar através do sistema de tratamento 10.

[15] Corrente de água 18 preferivelmente escoa através do sistema de infusão de gás 28, que infunde a corrente de água 18 com bolhas finas de ar e/ou gás. Preferivelmente, o sistema de infusão de gás 28 compreende um ou mais dispositivos microborbulhadores 20, onde ar ou gás 22, gás reativo 26, e/ou ozônio 30 são introduzidos em uma corrente de água como bolhas finas a montante da câmara de reação de plasma 36. Gases reativos, tais como ozônio, oxigênio monoatômico, oxigênio delta singleto metaestável, dióxido de hidrogênio de fase vapor, gás cloro, gás dióxido de cloro, também pode ser usado para alcançar a remoção máxima de espécies microbiológicas a partir do sistema de água 12. O uso e a seleção de tais gases vão depender das condições da água dentro do sistema de água 12. Não é necessário adicionar ar, ozônio, ou outras correntes de gás para a corrente de água 18, ou que tais devem ser adicionadas como microbolhas, mas as microbolhas auxiliam na geração de plasma e o gás ozônio ou gás reativo também serve para tratar a água de um sistema de água. Se as bolhas são adicionadas, a corrente 24, infundida com bolhas alimenta a câmara de reação de plasma 36, de outra forma a corrente 18 alimenta a câmara de reação de plasma 36.

[16] Em uma modalidade preferida o sistema de infusão de gás 28 compreende um sistema do tipo venturi para infundir uma dispersão de bolha fina de ar/gás, gás reativo, e/ou ozônio para a corrente de água 18 para produzir a corrente de água 24. A entrada do venturi está localizada a montante da câmara de reação de alta voltagem 36 e introduz microbolhas de um ou mais destes gases para a descarga de alta voltagem dentro da câmara de reação 36. Em outra modalidade preferida as microbolhas são geradas incorporando um sistema de cavitação hidrodinâmica que introduz uma suspensão altamente dispersa de microbolhas são produzidas pelo processo de cavitação hidrodinâmica em uma zona de reação dentro da câmara de reação 36. Em uma terceira modalidade preferida, um sistema do tipo venturi e sistema de cavitação hidrodinâmica são usados juntos. A combinação possui a vantagem de gerar um ambiente sinérgico para cinética de reação otimizada e geração de espécies ativas. Em uma quarta modalidade preferida, a câmara de reação de alta voltagem 36 pode ser acoplada com uma pluralidade de sondas de sonicação que podem gerar microbolhas no local dentro de uma zona de descarga de alta voltagem dentro da câmara 36, novamente provendo desempenho de reação sinérgica. Finalmente em uma quinta modalidade preferida, um ou mais destes gases pode passar por venturi para a zona de reação de alta voltagem junto com as microbolhas sendo geradas pelas sondas de sonicação. A introdução de microbolhas usando qualquer um destes sistemas ou dispositivos, os componentes e aplicações os quais são bem conhecidos na técnica, auxiliado adicionalmente na geração de plasma já que a resistência de ruptura elétrica de ar é menor do que a da água. Já que a ruptura de plasma é iniciada em ar, elétrons ionizados a partir do ar então vai transferir e começar a ionização do elétron nas moléculas de água.

[17] A câmara de reação 36 compreende um alojamento a prova de água vedado 35 cercado e blindado por uma camada de barreira dielétrica interna 34a e blindagem de solo externa 34b. A barreira dielétrica 34a é uma camada não condutiva que impede a formação de arco para a camada de solo 34b, que é uma camada externa condutora ligada com o solo. A barreira dielétrica 34a e blindagem de terra 34b reduzem a interferência eletromagnéticas radiando da câmara de reação 36. Se a câmara de reação 36 não é blindada, equipamento eletrônico sensível pode ser danificado pelo plasma gerado dentro da câmara 36. Dentro da câmara de reação 36 são dispostos um eletrodo de alta voltagem e um eletrodo de aterramento que geram uma descarga de plasma dentro da câmara 36 como voltagem gerada no gerador de alta voltagem 40 é transmitido para o eletrodo de alta voltagem dentro da câmara 36. Estes componentes para gerar uma descarga de plasma são bem conhecidos do perito na técnica. A forma e a configuração da câmara de reação 36, o alojamento 35, e os eletrodos de alta voltagem e de terra dentro da câmara de reação 36 não são críticos e qualquer forma e configuração conhecidas podem ser usadas. Outra terra 48 também é disposto em contato com a camada de terra 34b que cerca o alojamento 35, que é necessário para gerar a descarga de plasma na câmara de reação 36. Um fio de alta voltagem altamente isolado 38 conecta o gerador de alta voltagem 40 com o eletrodo de alta voltagem na câmara de reação 36. O fio 38 preferivelmente é isolado com uma alta resistência dielétrica para evitar a formação de arco para outros dispositivos eletrônicos, estruturas de metal, ou pessoas/operadores. A corrente de água tratada 50 sai da câmara de reação 36 e retorna para o reservatório 54 (particularmente onde sistema de água 12 é a torre de refrigeração) ou outros componentes ou tubulação de sistema de água 12 a ser recirculada através do sistema. Acoplamentos de entrada e de saída para as correntes de água 24 e 50 para dentro e fora da câmara 36 devem ser aterrados.

[18] O gerador de alta voltagem 40 pode gerar uma descarga de alta voltagem e alta frequência que excede 200 kV em cada etapa de descarga. O gerador de alta voltagem 40 preferivelmente compreende uma escada de Marx ou gerador de Marx 42 disposto dentro de uma câmara de interstício de centelha 41 dentro de um alojamento externo 43 que inclui uma barreira dielétrica para isolar a escada de Marx 42 a partir do ambiente circundante e evitar a formação de arco a partir dos componentes internos para estruturas de metal, saídas elétricas, e outros sistemas de controle e monitoramento próximos. Para ser eficaz no tratamento de águas condutoras similares a aquelas observadas em torres de refrigeração tradicionais ou sistemas de ciclo fechado, o gerador de alta voltagem 40 preferivelmente é capaz de uma saída de voltagem de 200 kV para um interstício de eletrodo de cerca de 5 mm entre o eletrodo de descarga de alta voltagem e o eletrodo de aterramento na câmara de reação 36. Apesar de outras distâncias de interstício poderem ser usadas com modificações que podem ser entendidas por um perito na técnica, uma distância de interstício de cerca de 5 mm é preferida. Isto é preferido já que uma maior distância de interstício necessita de um aumento na voltagem de saída, que pode introduzir problemas adicionais, tais como falha de componente no gerador de alta voltagem 40, e um menor distância de interstício reduz o volume de água sendo exposta para a descarga de plasma.

[19] Em uma modalidade preferida, o gerador de alta voltagem 40 compreende um componente de baixa voltagem de estágio 1 que pega a saída de 110V a partir de uma saída de parede típica e gera um sinal de DC de 40 kV. Isto é alcançado por um circuito de comutação de Zero Volt que pulsa a entrada a partir de um transformador de retorno. O número de voltas no transformador pode ser aumentado ou diminuído para alterar a voltagem de saída do transformador de retorno. Uma vantagem de usar um circuito acionador de Comutação de Zero Volt é que desempenha uma imunidade de alto ruído, que não é susceptível a interferência eletromagnética que é criada em sistemas de energia pulsada. Circuitos digitais ou outros circuitos também podem ser usados, mas eles são mais sensíveis à interferência externa gerada pela câmara de reação de plasma 36 do que um acionador de Comutação de Zero Volt. Para proteger os eletrônicos a partir da saída de alta voltagem isto é interpretado como uma entidade blindada separada. O sinal a partir do componente de baixa voltagem de estágio 1 é usado para carregar um banco de capacitor no gerador de Marx 42, que possui os capacitores montados em paralelo. Quando o banco de capacitor alcança o limite de descarga, dispara um evento de descarga em cascata entre interstícios de centelha em uma escada de Marx de forma que a voltagem terminal é maior do que 200 kV entre a descarga e eletrodo de aterramento.

[20] Bombas de ar 44 ou outros dispositivos para pressurizar ou ar de sopro preferivelmente são integrados em gerador de alta voltagem 40, mas também pode ser externo ao gerador 40 e conectado com conduto apropriado para permitir o fluxo de ar no gerador 40. Bombas de ar 44 sopram ar através do gerador de alta voltagem 40 para arrefecer os eletrodos da escada de Marx 42, que auxilia a aumentar o tempo de vida do eletrodo. Bombas de ar 44 descarregam ar pelos eletrodos e fora da câmara de interstício de centelha 41. Gás ozônio 30 gerado a partir da câmara de gás de centelha 41 é retirado do gerador de alta voltagem 40 e preferivelmente reciclado de volta para ser injetado ou infundido para a corrente de água 18 para prover tratamento de água adicional. O gás ozônio gerado a partir da escada de Marx tipicamente é considerado um produto residual, mas é usado beneficamente de acordo com a invenção como uma fonte de tratamento de água. Ainda mais preferivelmente, o gás ozônio 30 é passado por venturi para a corrente de água 18 na ou próxima de uma entrada para a câmara de reação 36. Isto permite a introdução de ozônio para um fornecimento de água e também aera uma corrente de água 18 com microbolhas finas para formar corrente de alimentação 24.

[21] O sistema de tratamento 10 também compreende um sistema de energia 46 e vários dispositivos protetores para proteger os componentes de um sistema de água a partir da voltagem de excesso produzido. O sistema de energia 46 preferivelmente compreende uma fonte de alimentação ininterrupta ou transformador de isolamento ininterrupto, que reduz qualquer pico de voltagem transiente de entrar a fonte de alimentação da construção em que o sistema de água 12 é alojado. Isto também isola o gerador de alta voltagem 40 a partir de outros componentes eletrônicos da construção e um sistema de água 12, tal como sensores 16 que possuem uma fonte de alimentação ou transformador de isolamento 60 ininterruptos separados. Um componente de metal aterrado 56 preferivelmente é posicionado em um reservatório de água para um sistema de água 12 (tal como o reservatório 54 no caso de torre de refrigeração). Componente de metal aterrado 56 preferivelmente é uma peça de metal ou malha com uma grande área de superfície, mas outras formas e configurações podem ser usadas. Este componente aterrado reduz ou elimina interferência eletromagnética através da água. Supressores de interferência eletromagnética 58 preferivelmente são conectados com ou fixados nos componentes eletrônicos de sistema de água 12, particularmente quaisquer sensores (tais como os sensores 16) que serão usados para monitorar qualidades de água tais como a condutividade, a temperatura, e o pH. Outros dispositivos de ligação à terra, tais como 52, podem ser adicionados como necessário para outros reservatórios ou tubulação dentro do sistema de água 12 ou conectando o sistema de água 12 com sistema de tratamento 10. Em uma modalidade preferida, dispositivo de aterramento 52 compreende um parafuso inserido em uma parede de um tubo através do qual água num sistema de água está escoando, com um comprimento de fio conectado em uma extremidade para a cabeça do parafuso e enrolado em torno do tubo várias vezes, com a outra extremidade conectada com o solo. Outros dispositivos de ligação à terra ou configurações também podem ser usados como será entendido pelos peritos na técnica. Tipicamente, estes dispositivos de ligação à terra serão posicionados nos ou próximos de tipos específicos de equipamento, tais como um corroador (sistema de monitoramento de corrosão), controlador químico, controlador de fluxo, sonda de condutividade, ou será espaçado de um sistema de água com 2 a 4 dispositivos usados em aplicações sistema de água mais largas. Estes dispositivos de ligação à terra servem para proteger os componentes de sistema de água 12 e também permite a energia dos múltiplos pontos de solo a ser coletados e armazenados em um capacitor ou indutor. A energia coletada e armazenada pode ser usada para gerar campos energéticos de baixo nível (eletromagnético ou eletroquímico) que proveem benefícios adicionais a um processo de tratamento de água. Campos eletromagnéticos foram usados para evitar formação de incrustações químicas e foram usados para induzir a eletroporação e ressonância de ciclotron de íon, que foram mostrados de ter propriedades antimicrobianas. Reações eletroquímicas podem gerar atrás de pH alto e baixo localizado e também podem induzir a eletroporação. Eles também podem gerar campos eletromagnéticos de baixo nível localmente dentro de sistema de água sem armazenar a energia. Por exemplo, com um dispositivo de fio enrolado em torno de um tubo num sistema de água como descrito acima, cada vez que um pulso a pulse (a partir do plasma) é imerso na terra, uma corrente vai escoar através dos ciclos de fio em torno do tubo para gerar um campo magnético na água que escoa através do tubo naquela localização.

[22] O sistema de tratamento 10 preferivelmente é rodado usando um temporizador ou outro dispositivo controlador em que o sistema pode ser ativado/desativado em intervalos periódicos, preferivelmente em torno de 15 minutos de intervalo, para reduzir a eficiência de aumento e aquecimento de sistema global. Quando o sistema aquece, mais energia será dissipada no gerador de Marx 40, que resulta em mais perdas de carregamento e menos energia sendo disponível para a geração de plasma. Permitindo que o sistema resfrie durante a desativação periódica se reduz perdas de carregamento e aumenta a eficiência. Ativação/desativação periódica também vai permitir que o ozônio da câmara de interstício de centelha seja descarregado em uma base regular e mantêm uma descarga de arco pulsado sobre a maior do que a interstício de eletrodo de 5 mm. De maneira a operar o sistema com segurança é necessário de energizar o sistema através de uma caixa de comutação 45 que desempenha um interruptor de circuito de falha de terra. Este sistema de parada de emergência vai disparar se a corrente que escoa a partir do dispositivo não corresponde com a imersão corrente no dispositivo.

[23] Os seguintes são exemplos em que um sistema de tratamento 10 de acordo com várias modalidades da invenção foram testados.

[24] Exemplo 1A. Descarga direta em um sistema desprotegido: No primeiro conjunto de experimentos, uma torre de refrigeração de piloto foi usada. Componentes deste sistema experimental que corresponde com os sistemas representados na FIG. 1 são marcados de acordo com os números de referência na FIG. 1. O sistema de água da torre de refrigeração (volume total de 100 L) 12 foi carregado com água e o sistema foi definido para circular. Uma química da água foi monitorada usando um sistema de Controle de Vantagem e monitoramento biológico como realizado usando dois sistemas de monitoramento biológico interno e um monitor biológico ChemTrak. Estes sistemas tipicamente são encontrados ou são similares a aqueles tipicamente encontrados em operações de torre de refrigeração comercial ou industrial de maior escala. Para incorporar o sistema de gerador de alta voltagem para a torre de refrigeração, um fluxo de corrente lateral (corrente 18) foi puxado do suporte de trocador de calor através de uma válvula esférica mecânica e 12 pés de tubulação de PVC flexível clara com 1,905 centímetros (0,75 polegada) de diâmetro. Esta válvula permite que o sistema altere a dinâmica de fluxo com base na composição específica da água sendo tratada. Por exemplo, alterando a vazão além do venturi muda como as bolhas de gás são distribuídas para a água e isto por sua vez pode mudar a forma da plasma gerada no eletrodo de descarga de alta voltagem. Também o volume e a vazão são importantes em termos de tratamento de toda a água do sistema para o controle biológico usando descarga de alta voltagem direcionada já que o tratamento de sucesso depende não apenas da quantidade de energia sendo distribuída, mas também o tempo de tratamento. Já que bactérias estão constantemente se replicando em um sistema típico dentro de um maior volume de água, é importante alcançar uma vazão alta o suficiente através da câmara de reação 36 de maneira a garantir que todo o volume da água do sistema seja repetidamente tratado ou em esteja ciclo através da zona de descarga de alta voltagem para aumentar o tempo de tratamento total (a quantidade total de tempo que uma coluna de água com constituintes biológicos está em contato com a descarga de alta voltagem).

[25] Usando esta configuração nas torres de refrigeração piloto se permite um máximo de 2 gpm de fluxo de corrente lateral. Esta tubulação foi conectada com uma câmara de plasma 36 através de um encaixe farpado de polietileno rosqueado. Na saída da câmara de reação, 5 pés de tubulação de PVC clara são usados para drenar a água que sai da câmara de reação (corrente 50) para o reservatório 54. Nenhum dos pontos de aterramento (tais como terra 52 e 56) descrito com relação a uma modalidade preferida acima foram colocados no local. A câmara de reação 36 foi conectada com um gerador de alta voltagem 40. A unidade foi ativada e uma descarga de centelha pulsada em água com condutividade de 1.500 μmhos observada por uma interstício de eletrodo de 1 cm. Imediatamente com a ativação o gerador de alta voltagem 40, relés de controle de fluxo do sistema de água 12 começam a ativar desligado e ligado, cortando energia para um sistema de água 12. Os eletrônicos no Controlador de Vantagem sobrecarrega e desliga o sistema e a saída de biomonitor (localizada no outro lado do espaço do gerador de alta voltagem 40) sobrecarregado e desligado. As Figuras 2A e 2B mostram os campos eletromagnéticos medidos na água com a unidade de plasma nesta modalidade de teste, com fluxo de água e nenhum fluxo de água com os campos eletromagnéticos que viajam através da água em ambos os casos. Pode ser observado que quando a água está escoando (FIG. 2A) existe um alto pulso eletromagnético de ressonância penetrando a água que circula através do sistema. Pode ser observado que mesmo quando a água não está escoando (FIG. 2B) ainda houve um campo eletromagnético mensurável que resulta para a descarga de alta voltagem.

[26] Exemplo 1B. Descarga Direta em um sistema protegido: O experimento de 1A foi repetido, mas com um sistema protetor de terra múltiplo no local. Terras foram colocados em um reservatório 54 e partes da tubulação (usando um parafuso e enrolamento de fio como discutido acima) através do sistema. A Figura 3 mostra que existe uma redução significativa no campo eletromagnético na água. Usando o sistema de terra múltiplo, agora é possível correr o sistema de descarga de alta voltagem por várias horas continuamente sem causar problemas para o controle eletrônico e monitorando equipamento usado como parte de um sistema de água 12.

[27] Exemplo 2. Testes de Bancada para Remoção de Microrganismos: Quatro estudos de nível de bancada foram conduzidos para determinar a eficácia de uma descarga de plasma não térmica em água para desativar microrganismos. É conhecido que uma descarga de plasma em água vai gerar espécies de oxigênio ativas, radiação de UV, e ondas de choque de campo de pressão todos os quais podem desativar microrganismos. Uma descarga de plasma pode ser alcançada aumentando o campo elétrico em uma solução além da sua voltagem de ruptura. A voltagem de ruptura é dependente da condutividade e as propriedades dielétricas da solução. Foi observado que uma relação existe entre a energia de entrada e a redução de log dos microrganismos nos sistemas. Também foi documentado que a energia de entrada necessária para alcançar uma redução de um log (conhecido como valor D) em E. coli pode variar de 14 J/L para maior do que 366 J/L. Como para experimentos com certas espécies de pseudômonas, foi reportado que 85 kJ/L é a energia de entrada média necessária para alcançar uma redução de log.

[28] Em um primeiro conjunto experimental, uma configuração de eletrodo de haste para cilindro foi colocada em um béquer contendo 1.600 mL de água (800 mL de água da torneira e 800 mL de água destilada). Ozônio gerado a partir de um gerador de Marx (a partir do multiplicador de voltagem de plasma não térmico) foi aerado em um béquer secundário contendo 1.600 mL de água (também 800 mL de água da torneira e 800 mL de água destilada) (béquer #2). Para estes testes, Escherichia coli (E. coli) foi usada por causa da sua alta susceptibilidade à inativação por métodos de energia direcionados. Para cada um dos béqueres contendo 1.600 mL da água descrita, 2 mL de uma solução de estoque de TSB com uma concentração conhecida de E. coli suspensa foi usada para inocular cada um dos béqueres cheios com água para uma concentração de E. coli final de 4,65 x 106 cfu/mL (Teste #1) e 4,50 x 106 cfu/mL. Para o teste de béquer apenas de plasma (béquer #1), o diâmetro de eletrodo de cilindro foi aumentado a partir de um de 0,25 centímetros (Á de polegada) (que gerou uma descarga de arco) para um tamanho de 2,54 centímetros (1 polegada) de forma que a corona pulsada foi gerada durante a descarga. Um propósito deste teste foi para determinar qual de uma descarga de arco (que coloca mais energia no sistema, que é preferida) ou a corona pulsada resulta na inativação ainda mais biológica.

[29] Como para o béquer apenas de tratamento de ozônio, ozônio foi empurrado através de uma câmara de gerador de Marx e borbulhado no béquer com o uso de uma pedra porosa. Durante os experimentos, amostras de 25 mL foram coletadas independentemente a partir de cada béquer a 0 min., 2 min., 4 min., 10 min., 20 min., e 30 min. e bioensaiado por determinação de cfu/mL. Os resultados do teste apenas de plasma de descarga de corona pulsada são mostrados na Tabela 1 abaixo sob o Teste #1.

[30] Um segundo experimento combina o ozônio aerado e uma haste com a configuração de eletrodo de cilindro em um único béquer contendo 1.600 mL de água (800 mL de água da torneira e 800 mL de água destilada) (Teste #2). Para este teste, 2 mL de uma solução de estoque de TSB com uma concentração conhecida de E. coli suspensa foi usada para inocular o béquer cheio com água para uma concentração de E. coli final de 6,10 x 106 cfu/mL. O diâmetro de eletrodo de cilindro de 0,635 centímetros (á de polegada) de forma que uma centelha pulsada (descarga de arco pulsado) pode ser gerada na solução durante a descarga e o ozônio gerado por um gerador de Marx foi borbulhada no béquer abaixo da configuração do eletrodo. Durante o experimento, amostras de 25 mL foram coletadas a 0 min., 10 min., 30 min., 45 min., e 60 min. e bioensaidas por determinação de cfu/mL. Os resultados são mostrados na Tabela 1 abaixo sob o Teste # 2.

[31] Um terceiro experimento desempenhado uma configuração de eletrodo de haste para cilindro colocado em um béquer contendo 1.600 mL de água (800 mL de água da torneira e 800 mL de água destilada) (Teste #3). ozônio gerado a partir de um gerador de Marx (a partir do multiplicador de voltagem de plasma não térmico) foi aerado em um béquer secundário contendo 1.600 mL de água (novamente 800 mL de água da torneira e 800 mL de água destilada). Para este estudo, Escherichia coli (E. coli) foi usada por causa da sua alta susceptibilidade à inativação por métodos de energia direcionados. Para cada um dos béqueres contendo 1.600 mL da água descrita, 2 mL de uma solução de estoque de TSB com uma concentração conhecida de E. coli suspensa foi usada para inocular cada um dos béqueres cheios com água para uma concentração de E. coli final de 3,05 x 106 cfu/mL e 3,40 x 106 cfu/mL respectivamente. Similar ao segundo experimento, o diâmetro de eletrodo de cilindro foi diminuído de forma que uma centelha pulsada (descarga de arco pulsado) pode ser gerada na solução durante a descarga. Como para o béquer apenas de tratamento de ozônio, ozônio foi empurrado através da câmara de gerador de Marx e borbulhado no béquer com o uso de uma pedra porosa. Durante o experimento, amostras de 25 mL foram coletadas independentemente de cada béquer a 0 min., 10 min., 15 min., 30 min., e 45 min. e bioensaiadas por determinação de cfu/mL. Os resultados são mostrados na Tabela 1 como o Teste #3.

[32] Em um quarto experimento, o ozônio aerado foi combinado com e uma haste para configuração de eletrodo de cilindro em um único béquer contendo 2.000 mL de água (1.000 mL de água de torneira e 1.000 mL de água destilada) (Teste #4). Para este teste, 5 mL de uma solução de estoque de TSB com uma concentração conhecida de Pseudomonas putida suspensa foi usada para inocular o béquer cheio com água para uma concentração de Pseudo. putida final de 7,00 x 107 cfu/mL. Diferente do primeiro experimento, o diâmetro de eletrodo de cilindro foi diminuído de forma que uma centelha pulsada (descarga de arco pulsado) pode ser gerada na solução durante a descarga e o ozônio gerado por um gerador de Marx foi borbulhado no béquer abaixo da configuração de eletrodo. Durante o experimento, amostras de 25 mL foram coletadas a 0 min., 15 min., 30 min., 45 min., e 60 min. e bioensaiadas por determinação de cfu/mL. Os resultados são mostrados na Tabela 1. Tabela 1 - Sumário dos Estudos de Efetividade de Plasma (Testes de Nível de Bancada)

[33] Em referência à FIG. 4, um teste de campo também foi realizado usando uma modalidade preferida do sistema e método da invenção. O objetivo para este teste de campo foi instalar um sistema de tratamento de água de plasma 110 no sistema de água de torre de refrigeração 112 que usa biocidas oxidantes para controlar a população microbiana na água. O sistema de água de torre de refrigeração 112 teve um volume total de 5299,5 litros (1.400 galões) e foi situado em nível da rua fora da construção administrativa de uma Universidade local. Uma unidade de controle 115 que monitora o fluxo de água e a condutividade da água foi usada para controlar o sopro do sistema e a alimentação química para o reservatório 154. Esta unidade mantém a condutividade da água entre 900 μmhos e 1500 μmhos. O sistema de tratamento de plasma 110 compreende um gerador de alta voltagem 140 e uma câmara de reação de plasma 136. O gerador de alta voltagem compreende uma escada de Marx ou gerador de Marx 42 disposto dentro de uma câmara de interstício de centelha 41 dentro de um alojamento externo 43 que inclui uma barreira dielétrica. A corrente de gás ozônio 130 é retirada a partir da câmara de interstício de centelha 141 e é injetada na corrente de água de entrada 114 através de um venturi 121. Apesar de não usado inicialmente neste teste, ar 122 e/ou gás reativo 126 também pode ser injetado em uma corrente de água através de um microborbulhador ou dispositivo similar 120. Um T, misturador, ou dispositivo de conexão similar 129 podem ser usados para infundir a corrente 124 (contendo ozônio) com microbolhas de ar e/ou gás reativo a partir do microborbulhador 120 e proveem uma entrada para a câmara de reação 136. A câmara de reação 136 compreende um alojamento a prova de água vedado 135 cercado e blindado por uma camada de barreira dielétrica interna 134a e blindagem de solo externa 134b. A barreira dielétrica 34a é uma camada não condutiva que evita a formação de arco para a camada de solo 34b, que é uma camada externa condutora amarrada à terra. Dentro da câmara de reação 136 estão dispostos um eletrodo de alta voltagem e um eletrodo de aterramento que gera uma descarga de plasma dentro da câmara 136 como voltagem gerada no gerador de alta voltagem 140 é transmitida para o eletrodo de alta voltagem dentro da câmara 136 através do fio 138. Outro aterramento 148 também está disposto em contato com a camada de terra 134b que cerca o alojamento 135. A câmara de reação 136 neste teste de campo foi de cerca de 10,16 centímetros (4 polegadas) de diâmetro. A câmara de reação 136 neste teste de campo foi sondada diretamente para as linhas de água existentes do sistema de água 112. A entrada de reator 129 foi conectada com a linha de água 114 a partir do lado de alta pressão da bomba 113 que estava removendo a água do reservatório de torre de refrigeração 154. Um venturi 121 inserido na linha entre a bomba 113 e o reator 136 foi usado para arrastar gás ozônio 130 gerado pela escada de Marx 142 para a água sendo tratada. A água tratada 150 que sai da câmara de reação 136 foi retornada para o lado de saída do resfriador onde circulou de volta para a torre de refrigeração.

[34] Quando o sistema 110 foi instalado inicialmente, nenhuma das medidas protetoras ou precauções recomendadas mencionadas em referência à FIG. 1 e sistema de tratamento 10 estavam no local. O sistema 110 foi instalado em proximidade com o sistema de controle mestre, não foi aterrado, não houve blindagem da unidade de controlador e não houveram contas de ferrita em torno das ligações dos sensores para a supressão de EMI. O gerador de alta voltagem 140 foi plugado diretamente na saída elétrica principal na parede.

[35] Para começar o processo, a corrente de água 114 foi introduzida na câmara de reação 136 e o sistema de alta voltagem 140 foi ativado. Imediatamente a resposta eletromagnética através da água faz com que o medidor de condutividade em um sistema de água 112 pule para 6000 μmhos, forçando um sistema de água 112 para um modo de sopro imediato que resulta na água sendo descartada para o dreno. Sem uma ou mais das medidas protetoras referenciadas com o sistema 10 da FIG. 1, pode ser impossível operar de maneira eficaz um sistema de descarga de alta voltagem em um sistema de refrigeração.

[36] A configuração dos sistemas 110 e 112 então foi reconfigurada com uma unidade de controle de água 170 (usada para controlar vários componentes de um sistema de água 112) sendo isolada dentro de um alojamento 172 e fixando contas de ferrita 158 em torno dos fios que levam ao sensor de condutividade 116. O alojamento 172 engloba a unidade de controle de sistema 170 durante a operação do sistema 110, mas compreende uma porta que pode ser aberta ou uma cobertura removível de forma que o interior pode ser acessado para o serviço. O alojamento 172 preferivelmente é uma caixa de metal, mas outros materiais de blindagem tais como plásticos, concreto ou compósitos de metal plástico também podem ser usados. O gerador de alta voltagem 140 foi movido para o lado oposto da sala a partir do controlador (aproximadamente 12 pés afastado, e preferivelmente pelo menos 6 pés afastado) e a fonte de alimentação 146 foi comutado a partir de diretamente conectado com os meios para ser corrido através de um UPS. O reservatório 154 na torre de refrigeração foi aterrado 156 como foi a linha de água de retorno (tratada) 150 aterrado por 148. Quando o sistema 110 foi ativado não houve impacto negativo no sistema de controle 170 ou no sensor 116, permitindo que a torre de refrigeração sistema 112 opere normalmente.

[37] Usando esta configuração, o sistema de tratamento de água 110 foi rodado por 6 meses sem a adição de biocida. Durante o processo, gás ozônio 130 gerado na escada de Marx 142 foi introduzido para a água que entra na câmara de reação 136. Isto produz uma corrente fina de bolhas na superfície do eletrodo de alta voltagem. Quando a água teve uma baixa condutividade em torno de 900 μmhos isto pode ser suficiente para gerar uma descarga de plasma, mas quando a condutividade aumenta com o aumento do número de ciclos de concentração, isto não é mais adequado para gerar uma descarga de plasma na câmara de reação. Ar adicional 122 foi introduzido na câmara de reação que provê uma cortina de ar mais robusta entre o eletrodo de aterramento e o eletrodo de descarga de alta voltagem que permite que o plasma seja gerado na água com condutividade em excesso de 1500 μmhos. Uma vez que condutividade alcança um limite pré-definido, comumente em torno de 1500 μmhos, a torre de refrigeração ou outro sistema de água vai para o modo de sopro, descartando a água com alta condutividade para o dreno e substituindo a mesma com água nova (comumente água fresca a partir do fornecimento municipal, mas outras fontes de água com menores níveis de condutividade podem ser usados).

[38] Em referência à FIG. 5, outra modalidade preferida do sistema de tratamento de plasma 210 foi testada em uma segunda tentativa de campo. O sistema 210 foi instalado para tratar um sistema de água de torre de refrigeração galvanizado/de aço inoxidável de 8327,9 litros (2.200 galões) 212. Durante esta instalação, o gerador de alta voltagem 240 e a câmara de reator de plasma 236 foram blindados dentro de um alojamento 260 e posicionado na parede externa longe da unidade de controle de água 270 e dos sensores 216 do sistema de água 212. O alojamento 260 preferivelmente é pelo menos 6 pés afastado da unidade de controle de água 270 e sensores 216. O alojamento 260 preferivelmente é feito de metal, mas outros materiais tais como compósitos de plástico ou metal plástico também podem ser usados. O alojamento 260 engloba o sistema 210 durante a operação, mas compreende uma porta que pode ser aberta ou uma cobertura removível de forma que o interior pode ser acessado para o serviço. Quando o alojamento 260 é usado, não é necessário englobar a unidade de controle 170 em um alojamento (tal como o alojamento 172 usado com o sistema 110), mas tal alojamento também pode ser usado para proteção adicionada da unidade de controle. A água 214 a partir do reservatório 254 foi circulada através da bomba de reator de plasma usando uma bomba 213 que foi colocada diretamente no reservatório 254 que foi aterrado 256. O gerador de alta voltagem 240 foi conectado diretamente com a saída elétrica principal como a fonte de alimentação 246, mas a saída estava no seu próprio circuito interruptor. Com esta configuração, o sistema 210 foi capaz de operar continuamente por 6 meses (tempo em que o sistema de refrigeração foi desligado para o inverno, mas acredita-se que o sistema pode ter continuado operando com esta modalidade da invenção por um período mais longo se a refrigeração foi necessária) sem qualquer problema de EMI ou elétrico que interfere com a operação do sistema de água 212.

[39] Qualquer combinação de medidas protetoras, tais como uma peça de metal aterrada ou malha com uma grande área de superfície colocada dentro de um reservatório (similar a 56), supressores de interferência eletromagnética (tais como 58), segmentos de tubo enrolados ao fio aterrados ou contas de ferrita (tais como 52 ou 158 ou 258), um alojamento protetor (tal como 260) em torno do gerador de alta voltagem e câmara de reação de plasma, um alojamento protetor em torno da unidade de controle de água (tal como 172), localizando o fornecimento de alta voltagem e a câmara de reação uma distância suficiente a partir da unidade de controle de água e os sensores, fonte de alimentação segregada para o gerador de alta voltagem (tal como uma saída no seu próprio circuito interruptor ou um UPS ou transformador de isolamento), e/ou fonte de alimentação segregada para a unidade de controle de água ou sensores (tais como um UPS separado ou transformador de isolamento) pode ser usado com qualquer sistema de tratamento de acordo com a invenção para proteger os componentes de sistema de água de qualquer interferência ou danos e para permitir que o sistema de tratamento opere de maneira contínua por períodos de tempo estendido. Qualquer combinação de dispositivos de ligação à terra também pode ser usada com qualquer sistema de tratamento de acordo com a invenção para coletar (e armazenar usando capacitores ou indutores) energia de excesso gerada pelo sistema de tratamento e para gerar campos energéticos de baixo nível (eletromagnéticos ou eletroquímicos) que proveem benefícios adicionais a um processo de tratamento de água.

[40] Referências aqui aos sistemas de água incluem qualquer tipo de sistema de água escoando, incluindo industrial, comercial, e residencial, que requer tratamento periódico para controlar ou eliminar o crescimento de espécies microbianas. Água que escoa através de um sistema de água pode conter contaminantes ou agentes de tratamento químico ou biológico. Os componentes representados nas figuras não estão desenhados em escala, mas são meramente intencionados como representações de vários componentes usados nas modalidades preferidas dos sistemas de tratamento de acordo com a invenção e sistemas de água com os quais estes sistemas de tratamento são usados. Adicionalmente, certos componentes de um sistema de água representado nas figuras podem estar em outras localizações com relação aos outros componentes dos sistemas de água e dos sistemas da invenção do que como representado nos desenhos. Os peritos na técnica vão perceber através da leitura desta especificação, que modificações e alterações para o sistema e métodos para tratar o escoamento de água com uma descarga de plasma e ozônio enquanto protege os componentes de uns sistemas de água podem ser feitos dentro do escopo da invenção e está intencionado que o escopo da invenção divulgada aqui esteja limitado apenas à interpretação mais vasta das reivindicações anexas as quais os inventores são legalmente intitulados.

Claims (21)

1. Método para tratar água em um sistema de água corrente, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas:fazer com que pelo menos uma parte da água a ser tratada do sistema de água corrente (12, 112, 212) flua através de uma câmara de reação (36, 136, 236) compreendendo uma entrada em comunicação fluida com o sistema de água (12, 112, 212), uma saída, um corpo, um eletrodo de alta voltagem pelo menos parcialmente dispondo dentro do corpo e um eletrodo terra pelo menos parcialmente disposto dentro do corpo;gerar voltagem em um gerador de alta voltagem (40, 140, 240) compreendendo um gerador Marxgerar uma descarga de plasma de alta frequência e alta voltagem na água sendo tratada entre os dois eletrodos pelo menos parcialmente submersos na água dentro do corpo da câmara de reação (36, 136, 236), fornecendo voltagem a partir do gerador de alta voltagem (40, 140, 240) ao eletro de alta voltagem; eproteger componentes do sistema de água do excesso de voltagem ou de radiação eletromagnética gerado como resultado da descarga de plasma de alta frequência e alta voltagem através de um ou mais de: (1) conectar um ou mais supressores de interferência eletromagnética (58, 158, 258) a um ou mais componentes eletrônicos do sistema de água (12, 112, 212); (2) conectar um ou mais dispositivos de aterramento (52) a componentes do sistema de água (12, 112, 212); e (3) isolar uma fonte de energia (46, 146, 246) para um gerador de alta voltagem (40, 140, 240) de outros componentes do sistema de água; eopcionalmente, fornecer um ou mais gases à parte da água no corpo ou à montante do corpo.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de água corrente é um sistema recirculante, o método compreendendo adicionalmente aumentar uma quantidade de gás (22, 122, 222, 26, 126, 226, 30, 130, 230) fornecida à parte de água no corpo ou à montante do corpo quando um nível de condutividade da água alcançar ou exceder um limite predeterminado que é menor do que um nível de condutividade no qual a descarga do sistema de água é acionada.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada descarga de plasma produz um ou mais produtos químicos oxidantes duradouros selecionados a partir do grupo que consiste em ozônio e peróxido de hidrogênio.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada descarga produz um ou mais produtos químicos oxidantes de vida curta.

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que os um ou mais produtos químicos oxidantes de vida curta são selecionados a partir do grupo que consiste em superóxidos, radicais hidroxila e radicais hidrogênio.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada descarga produz radiação UV.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada descarga produz ondas de choque sônicas.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente isolar uma fonte de energia (46, 146, 246) para um gerador de alta voltagem (40, 140, 240) de outros componentes do sistema de água (12, 112, 212).

9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os um ou mais dispositivos de aterramento (52) compreendem fio enrolado (158, 258) ao redor de um tubo no sistema de água (12, 112, 212).

10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de proteção compreende um ou mais dos seguintes: conectar supressores de interferência eletromagnética (58, 158, 258) a um ou mais componentes eletrônicos do sistema de água (12, 112, 212) e conectar dispositivos de aterramento (52) a um ou mais segmentos de tubo ou a um reservatório (54, 154, 254).

11. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente capturar energia em excesso produzida pela etapa de gerar uma descarga de plasma e fornecer o excesso de energia a um fio enrolado ao redor de um tubo no sistema de água.

12. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os um ou mais gases são fornecidos usando um gerador de microbolha (20) que introduz uma corrente fina de microbolhas no corpo da câmara de reação ou à montante do corpo.

13. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de geração de voltagem gera mais de 200 kV.

14. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente o fornecimento de gás ozônio (30, 130, 230) produzido pelo gerador de alta voltagem (40, 140, 240) à parte da água no corpo ou à montante do corpo.

15. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente a geração de microbolhas dentro do corpo usando sonicação ou cavitação hidrodinâmica.

16. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente repetir as etapas de geração de voltagem e de geração de descarga de plasma em incrementos de tempo específicos para impedir superaquecimento da água, da fiação ou de outros componentes de fornecimento de energia.

17. Sistema de tratamento para tratar água em um sistema de água corrente com uma descarga de plasma, o sistema de tratamento caracterizado pelo fato de que compreende: uma câmara de reação (36, 136, 236) compreendendo uma entrada em comunicação fluida com parte do sistema de água e configurada para receber pelo menos uma porção de água a partir do sistema de água (12, 112, 212), uma saída, um corpo, um eletrodo de alta voltagem pelo menos parcialmente disposto dentro do corpo, e um eletrodo terra pelo menos parcialmente disposto dentro do corpo;um sistema de infusão de gás (28) opcional disposto à montante da entrada ou dentro do corpo da câmara de reação (36, 136, 236);um gerador de alta voltagem (40, 140, 240) compreendendo um gerador Marx conectado ao eletrodo de alta voltagem, em que pelo menos uma parte do eletrodo de alta voltagem é configurada para contatar a água no corpo da câmara de reação enquanto a voltagem é transmitida a partir do gerador de alta voltagem (40, 140, 240) para gerar uma descarga de plasma na água; eum ou mais componentes de proteção para proteger componentes do sistema de água do excesso de voltagem ou da radiação eletromagnética gerado como resultado da descarga de plasma, os componentes de proteção compreendendo: (1) um ou mais supressores de interferência eletromagnética (58, 158, 258) conectados a um ou mais componentes eletrônicos do sistema de água (12, 112, 212); (2) um ou mais dispositivos de aterramento (52) conectados a componentes do sistema de água (12, 112, 212); ou (3) um transformador de isolamento ou fonte de energia ininterrupta conectada ao gerador de alta voltagem (40, 140, 240).

18. Sistema de tratamento de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o sistema de água corrente é um sistema recirculante e em que o sistema de tratamento é configurado para iniciar o fornecimento ou o aumento de uma quantidade de gás (22, 122, 222, 26, 126, 226, 30, 130, 230) fornecida à água à montante da entrada ou dentro do corpo quando o nível de condutividade da água alcançar ou exceder um limite predeterminado que é menor do que um nível de condutividade no qual a descarga do sistema de água é acionada.

19. Sistema de tratamento de acordo com a reivindicação 17 caracterizado pelo fato de que o sistema de infusão de gás (28) compreende um ou mais de um microborbulhador (20), um venturi (121), um sistema de cavitação hidrodinâmica ou sondas de sonicação.

20. Sistema de tratamento de acordo com a reivindicação 17 caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um temporizador ou outro controlador para ativar e desativar periodicamente o gerador de alta voltagem (40, 140, 240).

21. Sistema de tratamento de acordo com a reivindicação 17 caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um alojamento (43, 143) em torno do gerador de alta voltagem (40, 140, 240) para capturar gás ozônio (30, 130, 230) produzido pelo gerador de alta voltagem (40, 140, 240) e um conduto para direcionar o gás ozônio (30, 130, 230) para o sistema de infusão de gás (28).

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