CN1294565A - 用于水消毒处理的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于对利用泵(16)循环例如游泳池的水体而形成的水流进行消毒的设备,泵(16)具有与水体液体连接的进入管道(10)和排出管道(18)。该设备包括适于存放银和铜金属源以及卤素试剂源的容器(22),在氧化剂作用下这些源形成胶态溶解金属。计量装置(12)用于向进入管道(10)释放过氧化氢试剂。被抽吸的水从排出管道(18)穿过连接到容器(22)的输送管道(20),再穿过连接进入管道(10)或排出管道(18)的返回管道(24)而到达输送管道(20)与排出管道(18)连接的上游位置。过氧化氢和卤素的添加量根据被消毒水的体积预定。过氧化氢的预定量可确保存在的所有卤素转化成次氯酸、并剩余足够量的过氧化氢以对水提供至少一定程度的氧化。

Description

用于水消毒处理的方法和设备
本发明涉及用于水消毒处理的方法和设备。本发明主要用于给含有细菌、藻类和其它水生疾病的游泳池水提供消毒处理，但应记住，本发明也可广泛地用于含有这些生物体和疾病、因而需要消毒处理的其它水体。
虽然使用氯和其它卤族元素是水消毒处理的优选方法，但众所周知这种方法具有很多缺点。从科学的意义上提出了对游泳池的“过氯化”(溶液中的氯浓度超过10ppm)要求、以便对水进行消毒处理从而满足健康规则的要求，尽管所有卤族元素、特别是氯元素都是活性很强的元素、并易于形成已知本身就是危害环境的污染物以及已被证明是致癌物的副产物。氯本身对人类具有很大的毒性，健康专家只允许游泳池水中含有一定量的氯(常规值是2-3ppm)。在游泳池的正常使用中氯的消耗和降解会使消毒处理的效果变差。总的说来，目前单独使用卤族元素进行消毒的方法是不完善的，在消除致病生物体方面并不是完全成功的。由于有效消毒处理所用的反应物的毒性极大，所以从职业保健的观点来看氯具有很大的危险。
在某些情况下，氯与水形成次氯酸。已知如果水的pH值是6．8，则约80％的氯离子可转变成次氯酸。在pH值是8．0时，只有约20％的氯离子可转变成次氯酸。
作为消毒剂，次氯酸的效力约为氯的300倍，且不形成有害的副产物。例如，众所周知，过氧化氢就是人体细胞的自然产物。与可得到的氯结合(来自人体的盐摄入)，过氧化氢形成次氯酸，在细胞环境中构成疾病的控制机制。
与使用诸如氯、溴和碘等其它材料进行消毒处理相比，附加氯和过氧化氢试剂而生成的次氯酸对于游泳池的使用者具有更友好的环境和更小的危险。次氯酸的浓度可以保持在对游泳池使用者给于较好卫生防护的较高水平。当提供了正确的过氧化氢和卤族元素的相对量时，通常确定的水消毒处理的氧化还原电位(ORP)的优选操作范围是220-290mV，更优选的操作范围是235-275mV。
上述所有特征已在我们的专利AU657897中公开。目前，全世界的卫生专家都在寻找实现更低的致病生物体浓度的方法和结合过氧化氢和卤族元素向次氯酸的转变、在更有效地控制细菌的前提下使水的使用者最小限度地接触卤素试剂。
虽然，已知使用诸如铜和银盐离子的离子类伴随添加剂来改善用过氧化氢和氯进行水消毒处理的效果，如WO 98／22397所述，这种系统依赖向水系中施放危险毒素，例如以高的氯的局部施放浓度、将Cu2+离子施放到其中所述的添加剂丸周围的水体中。诸如Cu2+和Ag+离子对于包括人的生物具有很大的毒性。以基本不控制的方式直接向水系中施放这类离子对于水的使用者和危险过程的操作者都是不安全的。
本发明的第一方面提供一种水体消毒处理的方法，其步骤：
(a)根据被消毒处理的水的体积添加预定量的过氧化氢；
(b)根据被消毒处理的水的体积添加预定量的卤素；
(c)添加包含银和铜作为胶态溶解金属的组中一定量的一种或多种，该胶态溶解金属通过在被消毒的水中的过氧化氢和卤素的作用下控制相应金属源金属的溶解而产生；
(d)其中，过氧化氢的预定量能确保所有卤素转化成次气酸，并剩余足够的过氧化氢以对水提供至少一定程度的氧化。
优选地，该水消毒处理方法包括使用提供需要消毒处理的水流的网状泵、和使用设置的用于接收在所述泵压力下的水的容器，所述容器适于容纳所述的胶态溶解金属源和卤素试剂源，因此所述的水经过所述容器循环并返回到该水流，其中，在所述容器接收来自所述泵的水的上游，设置有计量装置以便将过氧化氢试剂施放到该水流中。
优选地，该水消毒处理方法向返回到水流下游的所述水，释放加入到水流中的过氧化氢试剂。
优选地，该水消毒处理方法通过节流来调整从泵压力侧进入所述容器的水流，使流体在容器中形成适当驻留时间，以便产生有效的化学反应。
优选地，该水消毒处理方法调整过氧化氢试剂的施放速度，以满足消毒所需的特定条件和处理时的水流速度。
另一方面，本发明为被泵从水体重复循环出的水流提供一个消毒设备，所述的泵具有与水体连接的进入管道和排出管道，所述消毒设备包括：一个适于存放含有胶态溶解金属的银和铜的组中一种或多种的源、以及卤素试剂源的容器；一个从容器伸出、并连接到排出管道的输送管道；一个连接到进入管道和排出管道之一的返回管道，于是在使用中，被泵压出的水通过输送管道、容器、和返回管道，所述消毒设备还包括用于将过氧化氢试剂提供到输送管道至排出管道的连接上游的水流中的计量装置。
优选地，该水消毒设备所具有的计量装置包括一个电磁阀或计量泵或类似装置，以便以预定速率将过氧化氢试剂提供到泵上游的水流中。
优选地，该水消毒设备具有一个泵，该泵设有粗过滤器，其中，返回管道连接到粗过滤器上游的进入管道。
优选地，该水消毒设备具有一个容器，该容器用于存放金属铜源和金属银源、以及卤素试剂源，其中的金属铜和银以多个金属棒、杆或颗粒的形式存在，氯源以固态形式存在。
虽然还有可落入本发明范围内的其它形式的方案，但下面只以实例方式结合附图说明本发明的优选方案，其中：
图1表示本发明的水消毒处理设备的示意图。
图2表示使用本发明的水消毒处理所得出的实验结果的曲线图。
参照附图，需要消毒的进入水流被泵的抽吸作用吸入进入管道10，并将试剂直接施放到该水流中。通过间隔地操作电磁阀或定时器控制的计量泵12将过氧化氢从浓缩的试剂源11(例如50％w／w)施放。这种设置将水中的过氧化氢的水平优选地保持在10与50ppm之间。实验发现，在给水连续提供最小浓度的试剂以确保水始终“被氧化”的条件下，短间隔的定期施药可比长间隔的定期施药更有效地控制致病生物体。
而后，进入管道中的水流通过粗过滤器以除去游泳池系统中的固体粗颗粒、叶子或其它碎屑。之后，水流通过管子13进入主水网状泵16本身。通过管道18，该泵将大多数水流返回到被消毒的水体。但是，来自泵16的水侧流在借助返回管道24从过氧化氢试剂的注入点下游返回进入进入管道10之前通过输送管道20被传送流经容器22。在使用中，这个水侧流还具有由容器22施放给它的更重要的消毒试剂。
在容器22中有一个用于丸形或盘形的氯试剂固体源26的主存放区。这种设置以0．4到0．8ppm之间的大小向被消毒的水体施加氯。在施加氯的情况下，由于可得到的氯或其它卤素将与可得到的过氧化氢立即反应、并形成例如次氯酸，所以不会形成危险的氯化副产物。
在容器22中放置多个金属棒或其它形状的铜和银金属源(例如，条形或颗粒)，图中以28表示。铜源可以是混合的金属(例如与锌混合成黄铜)、不必具有任何特定的等级或纯度。这种设置确保当过氧化氢与卤素处在被消毒的水体中、并且这个液体与金属铜和银混合时产生协合作用。借助过氧化氢氧化剂的作用以可控的溶解速度释放少量的这些用作胶态材料的金属。胶态的银和铜对于与其接触的人类很安全、并具有FDA的许可。
如已有技术所述，所用的过氧化氢的量可确保所有卤素转化成次氯酸、并剩余足够的过氧化氢对水进行氧化。胶态颗粒的银和铜共同存在于被消毒的水中作为使一些过氧化氢转化成也对存在的细菌和其它生物体进行消毒的氢氧离子基和氧的催化剂。医学和生物学已知氢氧基是最具侵蚀性的自由基，在独立的实验中它们能够在极短的时间内完全消灭某类存在的细菌。
另外，已知银具有抗菌性，且铜也是一种良好的除藻剂和有效的抗真菌试剂。
容器22没有特定的优选方向，垂直或是水平都可、也不管是铜还是银金属源，图中标为28的金属源需放置在容器22的一端。容器22只需提供含有过氧化氢的水与氯之间密切混合的区域、和金属进行可控速度的溶解以形成胶态金属材料的区域。
水流过容器22经连接到进入管道10或排出管道18上的任何位置的返回管道24而排出，只要在使用时，水在泵16足够的压力下可顺序地流过输送管道20、容器22、和返回管道24。操作过程中的其它要求是过氧化氢试剂11应当进入在输送管道20连接到排出管道18的上游位置的进入管道10内的水流中。
在一个实验中，通过使用图1所示的混合氧化剂和金属的系统(ⅲ)可知，与使用(ⅰ)只有卤素(氯)的系统和(ⅱ)卤素(氯)与过氧化氢混合的氧化剂系统相比，我们能够实现明显减少细菌数。在满足水的氧化还原电位(ORP)的优选操作范围220-290mV内的226mV操作的系统(ⅱ)和系统(ⅲ)表示提供了过氧化氢和氯的正确的相对量。其结果以曲线示于图2中。从该数据可知，原始细菌数是441，经过1小时后、未处理控制的样品细菌数上升到508。使用仅含有卤素(氯)系统进行消毒的系统的最终细菌数是398(细菌实际减少22％)。使用卤素(氯)与过氧化氢混合的氧化剂系统的系统的最终细菌数是288(细菌实际减少43％)。最后，使用卤素(氯)和过氧化氢混合的氧化剂系统与本发明限定的铜和银金属组合的系统的最终细菌数是270(细菌实际减少47％)。
以前人们不了解利用胶态金属的催化特性可增强过氧化氢和氯对水的消毒处理，这种处理在新设计的设备中进行，设备中所含的试剂紧密地相互靠近、并对操作者和被消毒水体的使用者更加卫生和安全。

Claims (10)

1、一种水体消毒处理的方法，包括：
(a)根据被消毒处理的水的体积添加预定量的过氧化氢，
(b)根据被消毒处理的水的体积添加预定量的卤素，
(c)添加包含银和铜作为胶态溶解金属的组中的一定量一种或多种，该胶态溶解金属通过在被消毒的水中的过氧化氢和卤素的作用下控制相应金属源金属的溶解而产生
(d)其中，过氧化氢的预定量可确保所有卤素转化成次氯酸，并剩余足够的过氧化氢以对水提供至少一定程度的氧化。
2、如权利要求1所述的水体消毒处理方法，包括：
使用提供需要消毒处理的水流的网状泵、和使用设置的用于接收在压力作用下来自所述泵的水的容器，所述容器适于容纳所述的胶态溶解金属源和卤素试剂源，因此所述的水经所述容器被重复循环并返回到该水流，其中，在所述容器接收来自所述泵的水的上游，设置有计量装置，将过氧化氢试剂释放到该水流中。
3、如权利要求2所述的水体消毒处理方法，其特征在于，所述的水返回到向水流施加过氧化氢试剂的水流的下游。
4、如权利要求2或3所述的水体消毒处理方法，其特征在于，通过节流调整从泵压力侧进入所述容器的水流而产生流体在容器中的适当驻留时间，以便产生有效的化学反应。
5、如权利要求2-4中任一个所述的水体消毒处理方法，其特征在于，调整过氧化氢试剂的施放速度，以满足消毒所需的特定条件和处理时的水流速度。
6、一个用于消毒水体中被泵重复循环的水流的设备，所述的泵具有与水体连接的进入管道和排出管道，所述消毒设备包括：一个适于存放含有胶态溶解金属的银和铜的组中一种或多种的源、以及卤素试剂源的容器；一个从容器伸出、并连接到排出管道的输送管道；一个连接到进入管道和排出管道之一的返回管道，于是在使用中，在压力作用下水从泵通过输送管道、容器、和返回管道，所述消毒设备还包括用于将过氧化氢试剂提供到输送管道至排出管道的连接上游的水流中的计量装置。
7、如权利要求6所述的消毒处理水的设备，其特征在于，所述的计量装置包括一个电磁阀或计量泵或类似装置，以便以预定速率将过氧化氢试剂提供到泵上游的水流中。
8、如权利要求6或7所述的消毒处理水的设备，其特征在于，所述的泵设有粗过滤器，其中，返回管道连接到粗过滤器上游的进入管道。
9、如权利要求6-8任一个所述的消毒处理水的设备，其特征在于，所述容器用于存放金属铜源和金属银源、以及卤素试剂源，其中的金属铜和银以多个金属棒、杆或颗粒的形式存在，氯源以固态形式存在。
10、如本文参考附图所述的消毒处理水的设备。
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