CN113003664B - 一种高压脉冲电杀菌工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于水处理技术领域，尤其涉及一种高压脉冲电杀菌工艺，将废水通过水泵泵入高压脉冲电杀菌装置中进行杀菌处理，然后进行排放；高压脉冲杀菌装置包括：主体管、左极板、右极板、入水管、出水管、左封板和右封板，左封板将左极板设置于主体管的左侧，右封板将右极板设置于主体管的右侧，右极板还连接有螺杆，入水管和出水管均与主体管相连，左极板和右极板均与电源连接；相对于现有技术，本发明利用电压瞬间发生变化而对细菌产生不可逆损失，进而导致细菌死亡，即本发明利用强电场所引起的微生物细胞的穿孔效应来杀菌。

Description

一种高压脉冲电杀菌工艺
技术领域
本发明属于水处理技术领域，尤其涉及一种高压脉冲电杀菌工艺。
背景技术
当前一般水处理的方法主要包括氯系消毒法、臭氧处理等化学方法和紫外杀菌等物理方法。氯系消毒法所使用的氯系消毒试剂由于其强氧化性、价格低廉、易储存运输等优点，目前在水处理中应用广泛，但水处理的同时会产生较多的有毒副产物，对人们健康存在致癌隐患；臭氧处理法在臭氧水解时会释放具有强氧化性的羟基自由基，使细菌失活，但这种气体不稳定，易对人体造成危害，另外较高的消毒成本也限制了其规模使用；紫外杀菌技术在水处理方面对水体澄清度有较高要求，且消毒能力不持久，设备花费较高。
有鉴于此，本发明旨在提供一种高压脉冲电杀菌工艺，其具有消毒速度快、不可逆、无副产物等优势，在废水杀菌处理技术中，高压脉冲电杀菌工艺是十分有潜力和运用前景的。
发明内容
本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种高压脉冲电杀菌工艺，其具有消毒速度快、不可逆、无副产物等优势，在废水杀菌处理技术中，高压脉冲电杀菌工艺是十分有潜力和运用前景的。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高压脉冲电杀菌工艺，将废水通过水泵泵入高压脉冲电杀菌装置中进行杀菌处理，然后进行排放；所述高压脉冲杀菌装置包括：主体管、左极板、右极板、入水管、出水管、左封板和右封板，所述左封板将所述左极板设置于所述主体管的左侧，所述右封板将所述右极板设置于所述主体管的右侧，所述右极板还连接有螺杆，所述入水管和所述出水管均与所述主体管相连，所述左极板和所述右极板均与电源连接；
使用时，从入水管将水通入主体管内，通电，在所述左极板和所述右极板之间形成电压，然后通过螺杆向左推动右极板，利用电压瞬间的变化对废水中的细菌产生不可逆的损失，进而导致细菌死亡，达到杀菌的效果，再将杀菌后的水从出水管放出。
作为本发明高压脉冲电杀菌工艺的一种改进，所述左封板和所述主体管之间还连接有左法兰，所述左极板嵌入所述左法兰内，所述右封板与所述主体管之间设置有右法兰，所述右极板通过所述螺杆穿设于所述右法兰内。
作为本发明高压脉冲电杀菌工艺的一种改进，所述主体管上还设置有单向呼气阀。
作为本发明高压脉冲电杀菌工艺的一种改进，所述主体管上还连接有压力表。
作为本发明高压脉冲电杀菌工艺的一种改进，所述螺杆包括第一螺杆部和与所述第一螺杆部的一端连接的第二螺杆部，所述第一螺杆部的另一端穿过所述右法兰后与所述右极板连接，并且所述第一螺杆部与所述右法兰螺接连接。
作为本发明高压脉冲电杀菌工艺的一种改进，所述出水管和入水管上均设置有阀门。
作为本发明高压脉冲电杀菌工艺的一种改进，所述主体管、所述左法兰、所述右法兰、所述左封板、所述右封板、所述入水管和所述出水管的材质均为 PVC。
作为本发明高压脉冲电杀菌工艺的一种改进，所述电源为高频开关电源，通电使用的电源为220V、380V或460V。
作为本发明高压脉冲电杀菌工艺的一种改进，所述第二螺杆部连接有自动推杆装置。
作为本发明高压脉冲电杀菌工艺的一种改进，所述自动推杆装置为直流电机。
作为本发明高压脉冲电杀菌工艺的一种改进，所述高压脉冲杀菌装置还包括自动控制系统。
相对于现有技术，本发明通过将废水泵入高压脉冲电杀菌装置中进行杀菌处理，然后进行排放，可以达到良好的杀菌效果。这是因为，本发明利用电压瞬间发生变化而对细菌产生不可逆损失，进而导致细菌死亡，即本发明利用强电场所引起的微生物细胞的穿孔效应来杀菌。由于微生物细胞膜的外表面和膜内具有一定电势差，当一个外部的电场加到细胞两端时，会使细胞膜内、外电势差增大，细胞膜的通透性剧增，细胞膜上会出现许多小孔，产生不可逆的损失，导致细胞不可逆破裂和最终死亡。
具体而言，在脉冲放电时产生的化学效应也强化和加速了细菌的死亡。由于脉冲放电的大电流及由此而产生的强磁场作用、电解电离作用，在液体物料中会产生许多等离子体和基本粒子，如激励状态下的H+、OH-、H2O离子团、O、 H原子、O2、H2、臭氧分子、光子等。它们在强电场的作用下极为活跃，有些基本粒子还能穿过已提高通透性的细胞膜而与细胞膜内的生命物质如蛋白质、核糖核酸等相结合，使之变性，死亡。
本发明中，脉冲电场要起到杀菌作用的决定因素是电场强度，数值上等于电极间距与所施加电压之比。当电场强度达到某个阈值时，脉冲电场才开始有杀菌作用，此后随电场强度的增大，杀菌作用增强。
本发明的工艺至少具有很多优点：
1、时间短。一般为μs～ms级，处理过程中的能耗很低。
2、升温小。脉冲放电杀菌时的升温幅度小于5℃。
3、对环境、对人类安全。使用高压脉冲电场技术杀菌，不会造成化学物质残留在水中，不会对环境造成污染。
4、自动化程度高，操作简单方便，维护容易，劳动强度低；
5、因水质、水量变化时，调整灵活，应变快速；
6、消毒速度快、不可逆、无副产物；
7、以交流电直接供电(工业用电220V/380V/460V可直接供电)；
8、投资成本较低、使用范围广；
9、可通过调节电极、电压强度、电流密度、pH值、电导率等而得到最佳处理效能；
10、不受环境温度变化影响，系统工作和出水水质能维持稳定。
本发明的主要应用领域广泛，包括生活水池、水箱，景观喷泉水池系统，游泳池、小型供水系统、医疗机构、食品工业、饮料行业。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本发明及其有益技术效果进行详细说明。
图1为本发明的工艺图。
图2为本发明所使用的高压脉冲杀菌装置的立体结构示意图。
图3为本发明所使用的高压脉冲杀菌装置的右视结构示意图。
图4为图3的K-K剖面结构示意图。
图5为图4中XIII部分的放大图。
具体实施方式
以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此。
如图1-5所示，本发明提供的一种高压脉冲电杀菌工艺，将废水通过水泵泵入高压脉冲电杀菌装置中进行杀菌处理，然后进行排放；高压脉冲杀菌装置包括：主体管1、左极板2、右极板3、入水管4、出水管5、左封板6和右封板7，左封板6将左极板2设置于主体管1的左侧，右封板7将右极板3设置于主体管1的右侧，右极板3还连接有螺杆8，入水管4和出水管5均与主体管1相连，左极板2和右极板3均与电源连接。
使用时，从入水管4将水通入主体管1内，通电，在左极板2和右极板3 之间形成电压，然后通过螺杆8向左推动右极板3，利用电压瞬间的变化对废水中的细菌产生不可逆的损失，进而导致细菌死亡，达到杀菌的效果，再将杀菌后的水从出水管5放出。
其中，左封板6和主体管1之间还连接有左法兰9，左极板2嵌入左法兰9 内，右封板7与主体管1之间设置有右法兰10，右极板3通过螺杆8穿设于右法兰10内，通过旋转螺杆8，可以移动右极板3的位置，从而调节左极板2和右极板3之间的距离，而脉冲电场要起到杀菌作用的决定因素是电场强度，数值上等于电极间距与所施加电压之比，从而可以根据水质、水量等条件的不同需要调节杀菌效果。
主体管1上还设置有单向呼气阀11，用于排气。
主体管1上还连接有压力表12，用于量取主体管1内的压力情况。
螺杆8包括第一螺杆部81和与第一螺杆部81的一端连接的第二螺杆部82，第一螺杆部81的另一端穿过右法兰10后与右极板3连接，并且第一螺杆部81与右法兰10螺接连接，通过转动第二螺杆部82，带动第一螺杆部81和右极板3 运动。第二螺杆部82可以进退移动、改变间距，达到所需电压，电压不同，电导率、电阻也不同，以达到调整水质的目的。
出水管5上设置有阀门51，需要放水时，打开阀门51，不需要放水时，关闭阀门51即可。入水管4上也设置有阀门。
主体管1、左法兰2、右法兰3、左封板6、右封板7、入水管4和出水管5 的材质均为PVC，成本低、质量轻，便于工业化使用。
所述电源为高频开关电源，通电使用的电源为220V、380V或460V，交流电，无需多加电路，简单便捷。
第二螺杆部82连接有自动推杆装置，自动推杆装置为直流电机，从而实现右极板3自动向左极板2运动，提高自动化程度。
高压脉冲杀菌装置还包括自动控制系统，该控制系统可控制自动推杆装置，也可以控制出水管5和入水管4上的阀门，还能控制单向呼气阀11的开关，并能采集压力表12的数值。
采用本发明的工艺对医疗废水进行处理，所得结果如表1所示，其检测方法和仪器如表2所示。
表1：采用本发明的方法处理医疗废水后的测试结果。
Figure 1
表2：检测方法和仪器
Figure BDA0002935472120000062
由表1可以看出：采用本发明的工艺具有很好的杀菌效果，而且杀菌时间短，效率高。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种高压脉冲电杀菌工艺，其特征在于：将废水通过水泵泵入高压脉冲电杀菌装置中进行杀菌处理，然后进行排放；所述高压脉冲杀菌装置包括：主体管、左极板、右极板、入水管、出水管、左封板和右封板，所述左封板将所述左极板设置于所述主体管的左侧，所述右封板将所述右极板设置于所述主体管的右侧，所述右极板还连接有螺杆，所述入水管和所述出水管均与所述主体管相连，所述左极板和所述右极板均与电源连接；
所述左封板和所述主体管之间还连接有左法兰，所述左极板嵌入所述左法兰内，所述右封板与所述主体管之间设置有右法兰，所述右极板通过所述螺杆穿设于所述右法兰内；
使用时，从入水管将水通入主体管内，通电，在所述左极板和所述右极板之间形成电压，然后通过螺杆向左推动右极板，利用电压瞬间的变化对废水中的细菌产生不可逆的损失，进而导致细菌死亡，达到杀菌的效果，再将杀菌后的水从出水管放出。
2.根据权利要求1所述的高压脉冲电杀菌工艺，其特征在于：所述主体管上还设置有单向呼气阀。
3.根据权利要求1所述的高压脉冲电杀菌工艺，其特征在于：所述主体管上还连接有压力表。
4.根据权利要求1所述的高压脉冲电杀菌工艺，其特征在于：所述螺杆包括第一螺杆部和与所述第一螺杆部的一端连接的第二螺杆部，所述第一螺杆部的另一端穿过所述右法兰后与所述右极板连接，并且所述第一螺杆部与所述右法兰螺接连接。
5.根据权利要求1所述的高压脉冲电杀菌工艺，其特征在于：所述出水管和所述入水管上均设置有阀门。
6.根据权利要求1所述的高压脉冲电杀菌工艺，其特征在于：所述主体管、所述左法兰、所述右法兰、所述左封板、所述右封板、所述入水管和所述出水管的材质均为PVC。
7.根据权利要求1所述的高压脉冲电杀菌工艺，其特征在于：所述电源为高频开关电源，通电使用的电源为220V、380V或460V。
8.根据权利要求4所述的高压脉冲电杀菌工艺，其特征在于：所述第二螺杆部连接有自动推杆装置。
9.根据权利要求8所述的高压脉冲电杀菌工艺，其特征在于：所述高压脉冲杀菌装置还包括自动控制系统。
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