技术背景
获取一种符合卫生标准的饮用水或生活用水(如洗浴、游泳池用水)是一项复杂的过程。除了对水源水的泥沙、固体杂质进行曝气、沉淀、滤清等多种手段之外,最担心就是水中可能存在对人体造成危害的病菌了。人们不断地要往水中投药消毒。即使通过严格检验符合饮用标准的自来水,在城市管网输送、水箱暴露在空间或长时间的蓄存,都可能受到污染而滋生藻类、细菌、病毒。
通常的做法是采用化学药物灭菌。但由于病菌的多样性、耐药性;投药的时机和病毒靶向的针对性;药品的时效、投放量的控制,这一切都加大了化学药物杀菌操作的实际难度。而化学原料生产、运输保管,诸多环节稍有不慎,就会造成环境的二次污染,引起了更多的担忧
一般而言:强电场、强磁场等高能物理场,能够改变局部水环境。对水体中的微生物、病菌、病毒的生长繁殖起到抑制和杀灭的作用。这已经为很多理论和事实所证明。
但是不同的微生物、细菌、病毒对恶劣环境,具有多样化适应性。而单一物理场作用于水体中具有某种定向性和局限性。这使得以往仅注重单一的物理消毒法,不能够达到广谱的灭菌效果。
具体实施方式
多个物理场激励源具有广谱的灭菌效能,为了简要说明问题,我们选取“直流激励源换能器”和-种“3-6Mhz的高频脉冲波激励源换能器”作为本实用新型的实施例进行说明。
“水系统自洁消毒器”由电子控制箱、灭菌处理器和水箱布水器共三部分组成。
(一)、电子控制箱:
电子控制箱是“水系统自洁消毒器”对灭菌处理器的多组“灭菌换能器”提供激励源而设置的电路部分。本实施例中采用了“A”、“B”两个灭菌换能器,因此具有两套独立的电子电路对灭菌换能器提供不同的激励源。
1-1是“水系统自洁消毒器”的电源总开关。
1-2是“A”电路。电路内部是由大功率开关式直流稳压电源,和”PLC”(可编程控制器)所组成的一套自动控制系统。为了满足不同的要求,在PLC的控制下;“A”电路的各种输出参数:电压、电流、+、-极性和时间周期的切换,均实施了精确调控。经过PLC软件的处理,“A”电路的输出提供了一种超低频大电流(可恒流输出调节范围:10-100安培)的脉冲方波。为“A”灭菌换能器提供最佳的物理场激励源。
1-3是“A”电路的监控显示器。显示开关式直流稳压电源的输出电压、电流和极性切换的周期等物理参数。
1-4是“B”电路。电路采用高频大功率电路,输出高电压的高频脉冲波。本实施例中“B”电路的高频输出特性是:频率范围:3-6Mhz、调制频率:100Hz、高频峰值电压:300V、输出阻抗:50欧姆。
1-5是“B”电路的监控显示器。显示高频输出功率和相关脉冲频率特性。
(二)、灭菌处理器:
灭菌处理器主要由“A”灭菌换能器(2-1)、“B”灭菌换能器(2-8)和水泵(2-15)组成。任何将电场、磁场和其它物理场导入到相对密闭环境中,进行能量转换的设备都可以通称”换能器”。在本实用新型中将物理场导入水中,起到灭菌作用的换能器称之为“灭菌换能器”。
“A”灭菌换能器:
将分成两组的耐腐蚀金属板(2-5)成叉指状交错排列,直接放置在“A”灭菌换能器的箱体中(2-1)。通过两根导线(2-2)与“A”电路的输出相连,形成两组电极(2-3)、(2-4)。电极板的“+、-”极性,将依据“A”电路的输出而变化。
水流从入口(2-6)进入“A”灭菌换能器。从出口(2-7)流出。流经“+、-”电极板狭缝中的水流,瞬间被强电流分解。在“+、-”电极板的两侧分别形成带有不同电荷的离子水。在电场中水中的正离子(cA++、Mg++、K+、NA+等)向阴极移动,负离子(Cl-、SO2 2-等)向阳极移动。分别形成一种高氧化的还原电位的酸性水,和一种带负离子的碱性水。含有活体细菌病毒的水,在强电流构成的隙缝中漩流,其细胞分子中的点电荷在酸、碱变换的水流中撕裂了膜壁而死亡。由此达到对病菌强力的杀灭第一步作用。
“B”灭菌换能器:
“B”灭菌换能器是另一种高频脉冲电磁波换能器。它的外壳腔体(2-8)采用金属材料。腔体中心是一根金属电极棒(2-10),金属棒的外测裹覆有一层低损耗的绝缘材料(2-9)。外壳和电极棒以及充盈在其间的水,共同构成了一个低Q值的高频谐振腔。它们通过高频插座(2-12)、高频电缆线(2-11)与“B”电路相连。“B”灭菌换能器的进水口是(2-13)出水口是(2-14)。
由“B”电路产生的高压高频脉冲波导入“B”灭菌换能器之腔体中。我们知道高频脉冲波通过富里叶级数的变换就可以获得特定范围的高频频谱。通过对壳体形状的设计就可以获得腔体对脉冲主频的谐振。谐振腔内的强烈的高频电磁场,使得水流中的蛋白质、脂肪、碳水化合物等极性分子受到交变电场的作用而产生剧烈振荡,引起强烈的共振。由于微生物在生命化学过程中会产生大量的电子、离子。高场强的脉冲电波使得微生物的生理活性物质发生了变化。电场使得细胞膜附近的电荷分布改变,导致膜功能障碍使微生物生长受到抑制、停止生长、死亡。这种效应也使得微生物体内的蛋白质、核酸等分子结构改性或失活。这些都对微生物和水生藻类产生破坏作用从而起到杀菌灭藻的作用。
(三)水箱布水器:
对于灭菌对象的水源或水箱(3-1)中取水。可以安装“水系统自洁消毒器”的布水器(3-2)。布水器仅采用食品级无毒的塑料管。布水器的上、下隔离板(3-3)用于隔离进出水的通道。(3-4)是水箱取水口、(3-5)是布水器的输出水口、(3-6)是布水器的回流入水口,(3-8)标明水流方向。最后经过消毒杀菌的水通过布水器顶端的一排侧孔(3-7)流回水源。其目的是为了在水源中分散取水,加大消毒水与取水口原水的距离。以获取水源最佳的消毒灭菌效果。
“水系统自洁消毒器”具有多重灭菌换能器的设计安排。依据物理场灭菌的试验效果,可采取从直流、低频、高频、微波等不同频段的多重组合。变换多种电路和换能器设计,以求实现广谱高效的灭菌。
“水系统自洁消毒器”具有瞬间杀灭的效果。并且在处理的过程中无毒、无刺激、无残留物、无公害、无污染。“水系统自洁消毒器”是真正的“绿色”消毒器。