CN115140876A - 一种超低频电磁波杀菌消毒装置及杀菌消毒方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超低频电磁波杀菌消毒装置及杀菌消毒方法，属于水处理技术领域，一种超低频电磁波杀菌消毒装置，包括处理桶、第一连接件、第二连接件、进水管、出水管、第一线缆、第二线缆、电控柜、时变电磁波发生器、以及电极组，处理桶的内部具有多组沿水平方向间隔设置的电极组，每组电极组均包括相对设置的第一电极片和第二电极片，第一电极片和第二电极片之间具有放电区，水流通过放电区，放电区的宽度为6‑10mm，第一线缆穿过第一连接件与多组电极组相连，第一线缆的顶部外露于第一连接件，电控柜通过第二线缆与时变电磁波发生器相连，时变电磁波发生器通过第二线缆与第一线缆相连，采用超低频电磁波对水流中的细菌进行在线杀菌消毒处理，杀菌消毒效果好。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，尤其涉及一种超低频电磁波杀菌消毒装置及杀菌消毒方法。
背景技术
电磁波可以按照频率分类，从低频率到高频率，包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X-射线和伽马射线等等。只要是本身温度大于绝对零度的物体，都可以发射电磁辐射，而世界上并不存在温度等于或低于绝对零度的物体。
不同电磁波有不同的频率，已知电磁波波长的计算公式：λ＝v*(1/f)，对任何情况恒成立，其中v是波速，f是频率，λ是波长，由此可以看出，超低频电磁波的波长较长，具有很强的穿透性。
现有针对水中细菌的处理方法主要有化学药剂法与紫外光消毒等物理方法。其中，化学药剂法主要往水中添加满足功能的化学药剂，主要存在以下缺点：1、化学药剂不环保，容易对环境产生二次污染；2、化学药剂用量难以做到准确控制，需要熟练的专业操作人员；3、自动化程度低；4、能达到的浓缩倍数低，浪费大量的水资源；5、所添加的化学药剂容易对设备产生腐蚀。目前一般的物理方法主要采用紫外光消毒，主要存在以下缺点：1、设备成本高；2、不适合用于大型水处理系统；3、照射强度、时间或剂量难于把握。
细菌主要由细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体等部分构成。细胞壁允许离子、多糖等小分子和低分子量的蛋白质通过，而将大分子或微生物等阻于其外。因此，细胞壁参与了物质运输、降低蒸腾作用、防止水分损失、植物水势调节等一系列生理活动。细胞壁上纹孔或胞间连丝的大小受细胞生理年龄和代谢活动强弱的影响，故细胞壁对细胞间物质的运输具有调节作用。另外，细胞壁也是化学信号、物理信号传递的介质与通路，当细菌细胞壁上的物质运输通道被破坏时，会导致细胞的物质运输中断或完全停止，进而导致新陈代谢中断或者完全停止。当细菌的离子通道被破坏时，导致离子通道的选择性作用发生紊乱，导致有用物质不传输或所有物质自由进出细胞膜。因此细胞壁的物质运输通道和细胞膜的离子通道是影响细菌是否存活的主要因素。一因此，通过破坏细菌的物质运输通道和/或离子通道可有效起到杀菌消毒作用。因此亟需一种不同于现有紫外光杀菌消毒的超低频电磁波杀菌消毒装置及杀菌消毒方法法。
发明内容
本发明的目的在于提出一种超低频电磁波杀菌消毒装置及杀菌消毒方法，采用超低频电磁波对水流中的细菌进行在线杀菌消毒处理，杀菌消毒效果好。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供的一种超低频电磁波杀菌消毒装置，包括处理桶、第一连接件、第二连接件、进水管、出水管、第一线缆、第二线缆、电控柜、时变电磁波发生器、以及电极组，处理桶的内部具有多组沿水平方向间隔设置的电极组，每组电极组均包括相对设置的第一电极片和第二电极片，第一电极片和第二电极片之间具有放电区，水流通过放电区，放电区的宽度为6-10mm，处理桶的顶部设置有第一连接件，第一线缆穿过第一连接件与多组电极组相连，第一线缆的顶部外露于第一连接件，电控柜通过第二线缆与时变电磁波发生器相连，时变电磁波发生器通过第二线缆与第一线缆相连，处理桶的一端通过第二连接件连接有进水管，处理桶的另一端通过第二连接件连接有出水管。
优选地，第一电极片和第二电极片均为涂有铱和钌氧化物的混合导电金属氧化物的钛基板。
优选地，处理桶和第二连接件之间设置有密封片。
优选地，处理桶侧壁的下方设置有排水龙头，进水管和出水管上均设置有取样水龙头和自动排气阀，自动排气阀位于取样水龙头的上方。
优选地，处理桶的底部设置有垫高块。
优选地，进水管上设置有过滤器。
本发明还提供一种采用如上述的超低频电磁波杀菌消毒装置的杀菌消毒方法，水通过进水管进入处理桶内部，通过时变电磁波发生器输出至电极组，产生规律性变频的300-5000Hz的超低频电磁波对经过除菌器的水流进行除藻处理，规律性变频的300-5000Hz的超低频电磁波断开或永久打开细菌细胞壁上的物质运输通道和/或细菌细胞膜上的离子通道，当细菌细胞壁上的物质运输通道和/或细菌细胞膜上的离子通道被断开时，中断了细菌细胞的物质交换和/或离子交换，当细菌细胞壁上的物质运输通道和/或细菌细胞膜上的离子通道被永久打开时，将导致细胞内部物质渗出。
优选地，规律性变频为间歇循环产生一组变频组，变频组为按顺序以300-700Hz运行2-4s、600-1100Hz运行3-5s、2000-5000Hz运行5-8s的超低频电磁波。
优选地，间歇时间为1-10s。
优选地，第一电极片和第二电极片之间的电压差为70-80V，电流密度为12-15A/㎡。
优选地，处理桶的进水流量为50-1500m3/h。
本发明的有益效果为：
1、通过电控柜输出电流至电极组，并通过时变电磁波发生器产生规律性变频的300-5000Hz的超低频电磁波，在第一电极片和第二电极片上施加不同电压，形成电压差，并且施加在第一电极片和第二电极片上的电压均为直流电压，在放电区形成电磁场，水流经过放电区，经由超低频电磁波作用，断开或永久打开细菌细胞壁上的物质运输通道和/或细菌细胞膜上的离子通道，当细菌细胞壁上的物质运输通道和/或细菌细胞膜上的离子通道被断开时，中断了细菌细胞的物质交换和/或离子交换，导致新陈代谢终端或者完全停止，从而杀死细菌。当细菌细胞壁上的物质运输通道和/或细菌细胞膜上的离子通道被永久打开时，将导致细胞内部物质渗出，进而导致细菌死亡。
2、通过第一线缆的设置，便于安装，无需安装说再将每根第二线缆与多组电极组连接，时变电磁波发生器只需要通过第二线缆直接与第一线缆对接即可。
3、处理桶和第二连接件之间设置有密封片，提高连接密封性；处理桶的底部设置有垫高块，便于处理桶的拆装和保养；进水管上设置有过滤器，避免杂物在处理桶内堆积。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图。
图2是本发明的部分爆炸结构示意图。
图3是本发明电极组的主视结构示意图。
图4是本发明的控制框图。
附图中的标记为：1-处理桶，2-第一连接件，3-第二连接件，4-进水管，5-出水管，6-第一线缆，7-第二线缆，8-电控柜，9-电极组，91-第一电极片，92-第二电极片，93-放电区，10-时变电磁波发生器，11-密封片，12-排水龙头，13-取样水龙头，14-自动排气阀，15-垫高块，16-过滤器。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1至图4所示，本实施例中提供的一种超低频电磁波杀菌消毒装置，包括处理桶1、第一连接件2、第二连接件3、进水管4、出水管5、第一线缆6、第二线缆7、电控柜8、时变电磁波发生器10、以及电极组9，处理桶1的内部具有多组沿水平方向间隔设置的电极组9，每组电极组9均包括相对设置的第一电极片91和第二电极片92，第一电极片91和第二电极片92之间具有放电区93，水流通过放电区93，放电区93的宽度为8mm，通过对放电区的宽度要求，以在电极组上产生足够高的电位梯度和电流密度，电极组的数量和尺寸根据水流量、目标杀灭率而有所不同。处理桶1的顶部设置有第一连接件2，第一线缆6穿过第一连接件2与多组电极组9相连，第一线缆6的顶部外露于第一连接件2，电控柜8通过第二线缆7与时变电磁波发生器10相连，时变电磁波发生器10通过第二线缆7与第一线缆6相连，处理桶1的左端通过第二连接件3连接有进水管4，处理桶1的右端通过第二连接件3连接有出水管5。通过第一线缆6的设置，便于安装，无需安装说再将每根第二线缆7与多组电极组9连接，时变电磁波发生器10只需要通过第二线缆7直接与第一线缆6对接即可。进水管4与水泵连接，通过水泵将水抽至进水管4并流至处理桶1内，电控柜为时变电磁波发生器供电，并将直流电转换为交流电，时变电磁波发生器将来自电控柜的直流电流转换为频率范围为300至5000Hz的时变电磁波，在第一电极片91和第二电极片92上施加不同电压，形成电压差，并且施加在第一电极片91和第二电极片92上的电压均为直流电压，在放电区93形成电磁场，水流经过放电区93，经由超低频电磁波作用，破坏水中细菌细胞的物质运输通道和离子通道，导致细菌死亡，进而起到在线有效杀菌消毒效果，经过杀菌消毒处理后的水流通过出水管5排出。其中，处理桶的材料可以是金属或非金属的。如果使用金属处理桶，处理桶内表面应衬有橡胶衬里、PVC等非导电材料。
其中，第一电极片和第二电极片均为涂有铱和钌氧化物的混合导电金属氧化物的钛基板，使第一电极偏和第二电极片的工作电压高于钛基板的击穿电压。
其中，处理桶1和第二连接件3之间设置有密封片11，提高连接密封性。
其中，处理桶1侧壁的下方设置有排水龙头12，进水管4和出水管5上均设置有取样水龙头13和自动排气阀14，自动排气阀14位于取样水龙头13的上方。通过自动排气阀14可自动进行排气。需要进行取样时，打开取样水龙头13即可进行取样。当需要将处理桶1内部的水排走时，打开排水龙头12即可。在进水管4和出水管5上均设置有自动排气阀14，可分别在处理桶1的进水端和出水端进行排气，避免进水管4和出水管5内部的空气堆积，提高杀菌消毒处理效率；在进水管4和出水管5上均设置有取样水龙头13，可分别在处理桶1的进水端和出水端进行取样，以便于检测对比处理前和处理后的细菌区别。
其中，处理桶1的底部设置有垫高块15，便于处理桶1的拆装和保养。
其中，进水管4上设置有过滤器16，避免杂物在处理桶1内堆积。
本实施例还提供一种采用如上述的超低频电磁波杀菌消毒装置的杀菌消毒方法，水通过进水管4进入处理桶1内部，通过电控柜8输出电流至电极组9，并通过时变电磁波发生器10产生规律性变频的300-5000Hz的超低频电磁波，对经过的水流进行杀菌消毒处理，规律性变频的300-5000Hz的超低频电磁波断开或永久打开细菌细胞壁上的物质运输通道和/或细菌细胞膜上的离子通道，当细菌细胞壁上的物质运输通道和/或细菌细胞膜上的离子通道被断开时，中断了细菌细胞的物质交换和/或离子交换，具体的，细菌的细胞代谢过程都是氧化还原反应，都涉及到电子的交换或转运，当它们受到外部交变脉冲场的作用时，将导致新陈代谢中断或者完全停止，从而杀死细菌，当细菌细胞壁上的物质运输通道和/或细菌细胞膜上的离子通道被永久打开时，将导致细胞内部物质渗出，进而导致细菌死亡。具体的，离子通道需要离子浓度势场或电子传输链过程来打开离子跨膜传输通道，规律性变频的300-5000Hz的超低频电磁波产生的高场强电压会破坏这一通道的开启，使端口永久开放，一旦这些物质运输通道/离子通道永久打开，细胞内部的所有物质都将渗出，造成细菌死亡。
本实施例中，规律性变频为4s间歇循环产生一组变频组，变频组为按顺序以450Hz运行3s、800Hz运行4s、2500Hz运行6s的超低频电磁波。第一电极片91和第二电极片92之间的电压差为75V，电流密度为13A/㎡。处理桶的进水流量为500m3/h。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种超低频电磁波杀菌消毒装置，其特征在于：
包括处理桶、第一连接件、第二连接件、进水管、出水管、第一线缆、第二线缆、电控柜、时变电磁波发生器、以及电极组；
所述处理桶的内部具有多组沿水平方向间隔设置的电极组；
每组电极组均包括相对设置的第一电极片和第二电极片，所述第一电极片和第二电极片之间具有放电区，水流通过所述放电区，所述放电区的宽度为6-10mm；
所述处理桶的顶部设置有第一连接件，所述第一线缆穿过所述第一连接件与多组所述电极组相连，所述第一线缆的顶部外露于所述第一连接件，所述电控柜通过第二线缆与时变电磁波发生器相连，所述时变电磁波发生器通过第二线缆与所述第一线缆相连；
所述处理桶的一端通过第二连接件连接有进水管，所述处理桶的另一端通过第二连接件连接有出水管。
2.根据权利要求1所述的超低频电磁波杀菌消毒装置，其特征在于：
所述第一电极片和第二电极片均为涂有铱和钌氧化物的混合导电金属氧化物的钛基板。
3.根据权利要求1所述的超低频电磁波杀菌消毒装置，其特征在于：
所述处理桶和第二连接件之间设置有密封片。
4.根据权利要求1所述的超低频电磁波杀菌消毒装置，其特征在于：
所述处理桶侧壁的下方设置有排水龙头；
所述进水管和出水管上均设置有取样水龙头和自动排气阀，所述自动排气阀位于所述取样水龙头的上方。
5.根据权利要求1所述的超低频电磁波杀菌消毒装置，其特征在于：
所述处理桶的底部设置有垫高块。
6.根据权利要求1所述的超低频电磁波杀菌消毒装置，其特征在于：
所述进水管上设置有过滤器。
7.根据权利要求1所述的杀菌消毒方法，其特征在于：
所述第一电极片和第二电极片之间的电压差为70-80V，电流密度为12-15A/㎡；
所述处理桶的进水流量为50-1500m3/h。
8.一种采用如权利要求1-7任一项所述的超低频电磁波杀菌消毒装置的杀菌消毒方法，其特征在于：
水通过进水管进入处理桶内部，通过时变电磁波发生器输出至电极组，产生规律性变频的300-5000Hz的超低频电磁波对经过除菌器的水流进行除藻处理，规律性变频的300-5000Hz的超低频电磁波断开或永久打开细菌细胞壁上的物质运输通道和/或细菌细胞膜上的离子通道，当细菌细胞壁上的物质运输通道和/或细菌细胞膜上的离子通道被断开时，中断了细菌细胞的物质交换和/或离子交换，当细菌细胞壁上的物质运输通道和/或细菌细胞膜上的离子通道被永久打开时，将导致细胞内部物质渗出。
9.根据权利要求8所述的杀菌消毒方法，其特征在于：
所述规律性变频为间歇循环产生一组变频组，变频组为按顺序以300-700Hz运行2-4s、600-1100Hz运行3-5s、2000-5000Hz运行5-8s的超低频电磁波。
10.根据权利要求9所述的杀菌消毒方法，其特征在于：
所述间歇时间为1-10s。
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| CN202210673658.3A CN115140876A (zh) | 2022-06-13 | 2022-06-13 | 一种超低频电磁波杀菌消毒装置及杀菌消毒方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN1607007A (zh) * | 2003-10-14 | 2005-04-20 | 马士科技有限公司 | 用电磁波处理细菌的装置 |
| CN102642976A (zh) * | 2012-04-05 | 2012-08-22 | 杭州泰佳科技有限公司 | 一种水处理系统及一种水处理方法 |
| CN104583449A (zh) * | 2012-10-11 | 2015-04-29 | 艺科环球科技私人有限公司 | 使用时变电磁波为金属结构提供防腐蚀保护的系统和方法 |
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2022
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| CN1607007A (zh) * | 2003-10-14 | 2005-04-20 | 马士科技有限公司 | 用电磁波处理细菌的装置 |
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